殼體約束下澆注PBX的溫度適應(yīng)性

鄭保輝, 殷 明, 耿呈禎, 陳錫周, 劉 濤, 高大元, 湯 瀅, 羅 觀

(中國工程物理研究院化工材料研究所, 四川 綿陽 621999)

1 引 言

澆注型高聚物黏結(jié)炸藥(PBX),具有良好的成型性能、力學(xué)性能、安全性能、低易損性和高威力等優(yōu)點(diǎn)[1],自問世以來,就被作為多種武器戰(zhàn)斗部的主裝藥。由于炸藥在運(yùn)輸、貯存和戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中將會(huì)遇到各種惡劣的溫度環(huán)境,引發(fā)炸藥產(chǎn)生微觀缺陷“損傷”等一系列物理化學(xué)變化,最終導(dǎo)致裝藥的宏觀破壞以及成分均勻性、力學(xué)性能、安全性能的下降[2],另一方面,在熱作用下炸藥熱脹冷縮產(chǎn)生宏觀上的尺寸變化,影響戰(zhàn)斗部總體功能,產(chǎn)生的藥殼間隙則使得武器戰(zhàn)斗部裝藥在振動(dòng)、沖擊、顛振環(huán)境中容易與殼體發(fā)生摩擦、碰撞,影響武器系統(tǒng)的安全使用[3]; 因此,研究澆注PBX的溫度適應(yīng)性具有重要意義。

針對(duì)PBX的溫度適應(yīng)性,田勇等[4-5]研究了熱沖擊溫度差與試樣損傷破壞率、超聲波聲速、增益之間正相關(guān)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。王彩玲等[6]研究了壓裝含鋁炸藥熱沖擊前后炸藥藥柱內(nèi)部損傷、安全性能和力學(xué)性能。楊國滿[7]等應(yīng)用時(shí)間溫度疊加原理研究了時(shí)間和溫度對(duì)不同PBX炸藥性能的影響規(guī)律。李敬明[8]等研究了TATB基PBX熱循環(huán)試驗(yàn)后的尺寸、力學(xué)性能及爆轟性能變化。此外,Wiegand[9]、Gray[10]、溫茂萍[11]、許光[12]、劉瑞鵬[13-14]、劉承武[15]、王玉峰[16]等,也研究了混合炸藥和端羥基聚丁二烯(HTPB)基推進(jìn)劑在溫度漸變環(huán)境下的溫度、力學(xué)性能以及微觀結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律。這些研究主要集中在非殼體約束條件下高低溫作用對(duì)壓裝PBX物化性能的影響,而與實(shí)際戰(zhàn)斗部裝藥情況相近的殼體約束條件下的溫度適應(yīng)性研究較少,也缺乏高低溫作用對(duì)澆注PBX的溫度和應(yīng)變響應(yīng)、尺寸效應(yīng)、微觀結(jié)構(gòu)以及物化性能影響研究的報(bào)道。

本研究從奧克托今(HMX)/HTPB基澆注PBX在殼體約束條件下的溫度適應(yīng)性出發(fā),進(jìn)行溫度沖擊試驗(yàn)和溫度循環(huán)試驗(yàn),考察了溫度載荷作用下帶殼體澆注PBX的缺陷演化發(fā)展、溫度和應(yīng)變響應(yīng)過程以及尺寸、密度、力學(xué)性能變化,綜合評(píng)估了澆注PBX的溫度適應(yīng)性能,為其工程應(yīng)用提供依據(jù)。

2 實(shí) 驗(yàn)

2.1 試 樣

溫度適應(yīng)性研究試驗(yàn)件結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示,試驗(yàn)件主要由試驗(yàn)彈筒體、端蓋、底座和裝藥組成。試驗(yàn)件筒體、端蓋和底座材料均為45#鋼,筒體和底座厚度設(shè)計(jì)為3 mm,端蓋厚度為5 mm、高度25 mm,通過螺紋連接。試驗(yàn)件內(nèi)部裝藥為澆注PBX,由HMX/HTPB/2,4-甲基二異氰酸酯(TDI,固化劑)組成。其中,HTPB(平均分子量2000,羥值0.76 mmoL·g-1)、TDI(NCO含量11.5 mmoL·g-1)為黎明化工研究院提供; HMX(甘肅銀光化學(xué)工業(yè)集團(tuán))純度大于99%。

圖1 溫度適應(yīng)性試驗(yàn)件結(jié)構(gòu)示意圖

1—吊環(huán), 2—應(yīng)變片, 3—上端蓋, 4—熱電偶; 5—裝藥, 6—試驗(yàn)件殼體

Fig.1 Schematic diagram of the temperature adaptability test specimen structure

1—lift ring, 2—strain gauges, 3—end cover, 4—thermocouple, 5—charge, 6—test specimen shell

試驗(yàn)件內(nèi)部裝藥制備: 采用“配料-捏合-澆注-固化”的制備工藝,經(jīng)原材料配制、物料捏合、真空振動(dòng)澆注、加熱固化成型四個(gè)步驟制成; 編號(hào)為Ф100 mm×200 mm-2、Ф150 mm×300 mm-2、Ф200 mm×400 mm-2的試驗(yàn)件,其內(nèi)部裝藥澆注過程中通過藥量、真空度、振動(dòng)條件的調(diào)控,在藥柱中預(yù)制形成缺陷。試驗(yàn)件尺寸、裝藥量及樣品數(shù)量見表1。

表1 試驗(yàn)件主要參數(shù)

Table 1 Main parameters of test specimen

chargesize/mmchargemass/kgnumberФ100×2002．72Ф150×3009．12Ф200×40021．62Ф20×200．0120Ф15×650．025

對(duì)于Ф100 mm×200 mm、Ф150 mm×300 mm和Ф200 mm×400 mm三種尺寸的試驗(yàn)件,在試驗(yàn)彈殼體的上端面、下端面、側(cè)面高度1/2處布置3只熱電偶,在試驗(yàn)彈殼體1/2位置處均勻布置4只應(yīng)變片,殼體上端面布置1只應(yīng)變片,測(cè)試應(yīng)變分別為軸向(0°)和周向(90°)。

2.2 儀器

INSTRON 8862材料實(shí)驗(yàn)機(jī),美國INSTRON公司。溫度沖擊試驗(yàn)設(shè)備采用GTS-15溫度沖擊試驗(yàn)箱,高低溫循環(huán)試驗(yàn)采用GGV-20溫度高度試驗(yàn)箱。

2.3 溫度沖擊試驗(yàn)

針對(duì)Ф100 mm×200 mm-1(1發(fā))、Ф150 mm×300 mm-1(1發(fā))、Ф200 mm×400 mm-1(1發(fā))、Ф20 mm×20 mm-1(20發(fā))、Ф15 mm×65 mm-1(5發(fā))共28發(fā)試樣,參照軍用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)方法: GJB 150.5A-2009溫度沖擊試驗(yàn)——恒定極值溫度沖擊法,高溫70 ℃,低溫-55 ℃,每個(gè)高溫、低溫極值下的保溫時(shí)間為24 h,試驗(yàn)箱內(nèi)溫度偏差嚴(yán)格控制在±2 ℃以內(nèi),依高—低—高—低—高—低—高的循環(huán)順序進(jìn)行實(shí)驗(yàn),試驗(yàn)過程中溫度轉(zhuǎn)換時(shí),直接將試驗(yàn)件從試驗(yàn)箱轉(zhuǎn)移至另一恒溫的試驗(yàn)箱中,溫度沖擊轉(zhuǎn)換時(shí)間小于1 min,未出現(xiàn)試驗(yàn)中斷或超差,實(shí)際溫度加載曲線如圖2所示。

圖2 溫度沖擊試驗(yàn)試驗(yàn)箱內(nèi)溫度實(shí)際加載曲線

Fig.2 The actual temperature loading cureve in the temperature impact test chamber

2.4 溫度循環(huán)試驗(yàn)

針對(duì)預(yù)制缺陷的Ф100 mm×200 mm-2、Ф150 mm×300 mm-2、Ф200 mm×400 mm-2三發(fā)試樣,參照軍用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)方法: GJB 150.5A-2009溫度沖擊試驗(yàn)、GJB 150.3A-2009高溫試驗(yàn),GJB 150.4A-2009低溫試驗(yàn)進(jìn)行,高溫70 ℃,低溫-55 ℃,每個(gè)高溫、低溫極值下的保溫時(shí)間為24 h,試驗(yàn)箱內(nèi)溫度偏差嚴(yán)格控制在±2 ℃以內(nèi),依高—低—高—低—高—低—高的循環(huán)順序進(jìn)行實(shí)驗(yàn),高低溫轉(zhuǎn)換的升降溫速率為1.4 ℃/min,未出現(xiàn)試驗(yàn)中斷或超差,實(shí)際溫度加載曲線如圖3所示。

圖3 高低溫循環(huán)試驗(yàn)箱內(nèi)溫度實(shí)際加載曲線

Fig.3 The actual temperature loading cureve in the high and low temperature cycle test chamber

3 結(jié)果與討論

3.1 試驗(yàn)件內(nèi)部裝藥質(zhì)量變化

溫度沖擊、溫度循環(huán)試驗(yàn)后試驗(yàn)件及澆注PBX藥柱如圖4所示。由圖4可看出,試驗(yàn)后試驗(yàn)彈殼體無破裂變形,炸藥藥柱表面字跡清晰,沒有明顯滲出物產(chǎn)生,表明試驗(yàn)所用澆注PBX的熱穩(wěn)定性和環(huán)境適應(yīng)性能良好。

在溫度沖擊試驗(yàn)和溫度循環(huán)試驗(yàn)前后,對(duì)各試驗(yàn)件距離底端13 mm處(殼體厚度3 mm,即距藥柱下端面10 mm處)進(jìn)行徑向掃描,如圖5～圖8所示。

a. temperature impact test

b. temperature cycle test

圖4 溫度沖擊和溫度循環(huán)試驗(yàn)后試驗(yàn)件

Fig.4 The test specimen after temperature impact test and temperature cycle test

a.Φ100 mm×200 mm-1 b.Φ150 mm×300 mm-1 c.Φ200 mm×400 mm-1

圖5 溫度沖擊試驗(yàn)前距藥柱底端10 mm處CT掃描斷面圖

Fig.5 The section diagrams of CT scan at 10 mm distance to the charge bottom before temperature impact test

a.Φ100 mm×200 mm-1 b.Φ150 mm×300 mm-1 c.Φ200 mm×400 mm-1

圖6 溫度沖擊試驗(yàn)后距藥柱底端10 mm處CT掃描斷面圖

Fig.6 The section diagrams of CT scan at 10 mm distance to the charge bottom after temperature impact test

a.Φ100 mm×200 mm-2 b.Φ150 mm×300 mm-2 c.Φ200 mm×400 mm-2

圖7 溫度循環(huán)試驗(yàn)前距藥柱底端10 mm處CT掃描斷面圖

Fig.7 The section diagrams of CT scan at 10 mm distance to the charge bottom before temperature cycle test

a.Φ100 mm×200 mm-2 b.Φ150 mm×300 mm-2 c.Φ200 mm×400 mm-2

圖8 溫度循環(huán)試驗(yàn)后距藥柱底端10 mm處CT掃描斷面圖

Fig.8 The section diagrams of CT scan at 10 mm distance to the charge bottom after temperature cycle test

通過對(duì)比不同尺寸的試驗(yàn)件在溫度沖擊試驗(yàn)和溫度循環(huán)前后的內(nèi)部質(zhì)量變化,特別是同一試驗(yàn)件炸藥與殼體的界面情況變化(圖5與圖6,圖7與圖8),可以看出,高低溫反復(fù)加載下,由于藥柱與殼體的熱膨脹性能存在差異,導(dǎo)致炸藥與殼體脫粘,間隙有延伸增大趨勢(shì); 但同時(shí)發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)后藥柱內(nèi)部質(zhì)量完好,沒有氣孔、裂紋等新生缺陷的產(chǎn)生,這說明溫度適應(yīng)性試驗(yàn)中熱應(yīng)力在藥殼間隙處得到有效釋放,也沒有氣體分子聚集形成氣孔,從而未對(duì)藥柱內(nèi)部質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響。綜上所述,約束條件澆注PBX炸藥具有較好的耐溫度沖擊和溫度循環(huán)性能,澆注PBX的熱穩(wěn)定性及其與金屬殼體的相容性良好。

為探索熱應(yīng)力作用下試驗(yàn)件內(nèi)部藥柱的損傷及發(fā)展規(guī)律,通過溫度循環(huán)試驗(yàn),研究了預(yù)制缺陷在溫度反復(fù)加載試驗(yàn)條件下的變化情況。對(duì)溫度循環(huán)試驗(yàn)前后試驗(yàn)件距離頂端15 mm處(端蓋厚度5 mm,即距藥柱上端面10 mm處)進(jìn)行徑向掃描,如圖9和圖10所示。

a.Φ100 mm×200 mm-2 b.Φ150 mm×300 mm-2 c.Φ200 mm×400 mm-2

圖9 溫度循環(huán)試驗(yàn)前距藥柱頂端10 mm處CT掃描斷面圖

Fig.9 The section diagrams of CT scan at 10 mm distance to the charge cover before temperature cycle test

a.Φ100 mm×200 mm-2 b.Φ150 mm×300 mm-2 c.Φ200 mm×400 mm-2

圖10 溫度循環(huán)試驗(yàn)后距藥柱頂端10 mm處CT掃描斷面圖

Fig.10 The section diagrams of CT scan at 10 mm distance to the charge cover after temperature cycle test

由圖9和圖10可以看出: 首先,雖然在藥柱內(nèi)部預(yù)制了缺陷,但試驗(yàn)后并沒有新的缺陷生成; 其次,試驗(yàn)件Φ100 mm×200 mm-2、Φ150 mm×300 mm-2溫度循環(huán)試驗(yàn)前尺寸約Φ1 mm～Φ1.5 mm的低密度點(diǎn),試驗(yàn)后沒有發(fā)生明顯變化; 三發(fā)試驗(yàn)件的低密度區(qū)形狀、面積在溫度循環(huán)試驗(yàn)前后也沒有發(fā)生明顯變化。結(jié)果表明: 在高低溫反復(fù)加載條件下,澆注PBX炸藥沒有發(fā)生明顯的小分子物質(zhì)析出、遷移、聚集以及缺陷擴(kuò)展現(xiàn)象,具有良好的溫度適應(yīng)性能。

3.2 試驗(yàn)件表面的溫度變化

溫度沖擊試驗(yàn)過程中,試件Ф100 mm×200 mm-1、Ф150 mm×300 mm-1、Ф200 mm×400 mm-1各溫度測(cè)點(diǎn)溫度測(cè)試曲線見圖11。

從圖11各尺寸試驗(yàn)件表面溫度測(cè)試曲線可以看出,溫度沖擊試驗(yàn)件溫度穩(wěn)定,推測(cè)內(nèi)部炸藥沒有發(fā)生急劇的分解、相變等物理化學(xué)變化。還可以看出,隨著試驗(yàn)件尺寸的增大,通過升降溫達(dá)到溫度平衡所需的時(shí)間延長(zhǎng),相對(duì)于上、下端面,側(cè)壁1/2處對(duì)溫度的反饋時(shí)間也延長(zhǎng)、升降溫速率減小。分析其原因主要是: 內(nèi)部澆注PBX炸藥導(dǎo)熱系數(shù)4.04×10-1W·(m·K)-1(20℃),而45#鋼殼體的導(dǎo)熱系數(shù)50.2 W·(m·K)-1(20 ℃),內(nèi)部澆注PBX炸藥導(dǎo)熱系數(shù)小,是熱的不良導(dǎo)體,隨著試驗(yàn)件尺寸的增大,所需傳遞的熱量變大,因此達(dá)到溫度平衡的時(shí)間延長(zhǎng)。

有預(yù)制缺陷的試件Ф100 mm×200 mm-2、Ф150 mm×300 mm-2、Ф200 mm×400 mm-2其溫度循環(huán)試驗(yàn)各測(cè)點(diǎn)溫度測(cè)試曲線,如圖12所示。

由圖12可知,溫度循環(huán)試驗(yàn)與溫度沖擊試驗(yàn)所得試驗(yàn)件表面溫度曲線類似,隨著試驗(yàn)件尺寸的增大,通過升降溫達(dá)到溫度平衡所需的時(shí)間延長(zhǎng),相對(duì)于上、下端面,側(cè)壁1/2處對(duì)溫度的反饋時(shí)間也延長(zhǎng)、升降溫速率減小。

a. Ф100×200-1

b. Ф150 mm×300 mm-1

c. Ф200 mm×400 mm-1

圖11 溫度沖擊試驗(yàn)件表面溫度測(cè)試曲線

Fig.11 Testing curvess of the test specimen surface temperature in the temperature impact test

a. Ф100 mm×200 mm-2

b. Ф150 mm×300 mm-2

c. Ф200 mm×400 mm-2

圖12 溫度循環(huán)試驗(yàn)件表面溫度測(cè)試曲線

Fig.12 Testing curvess of the test specimen surface temperature in the temperature cycle test

3.3 試驗(yàn)件表面的應(yīng)變變化

將溫度沖擊試驗(yàn)過程中依次處于70,-55,70,-55,70,-55,70 ℃共7個(gè)恒溫階段的時(shí)間記為t1(70 ℃)、t2(-55 ℃)、t3(70 ℃)、t4(-55 ℃)、t5(70 ℃)、t6(-55 ℃)、t7(70 ℃),各試件在相應(yīng)恒溫階段溫度穩(wěn)定后應(yīng)變測(cè)試的平均值見表2。表中ε1表示位于端面的應(yīng)變片測(cè)試數(shù)據(jù)平均值,ε2表示側(cè)壁1/2處4只應(yīng)變片軸向應(yīng)變測(cè)試數(shù)據(jù)的平均值,ε3表示側(cè)壁1/2處4只應(yīng)變片周向應(yīng)變測(cè)試數(shù)據(jù)的平均值。

如表3所示,對(duì)溫度沖擊試驗(yàn)各試件恒溫段溫度穩(wěn)定后應(yīng)變測(cè)試值進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,取各測(cè)試點(diǎn)70,-55 ℃應(yīng)變片軸向平均應(yīng)變值之差記為溫度沖擊試驗(yàn)過程中應(yīng)變片的軸向平均應(yīng)變變化ε4,將各測(cè)試點(diǎn)70,-55 ℃應(yīng)變片周向平均應(yīng)變值之差記為應(yīng)變片的周向平均應(yīng)變變化ε5,按上述方法對(duì)溫度循環(huán)試驗(yàn)應(yīng)變數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

溫度沖擊試驗(yàn)件,在軸向方向上的應(yīng)變變化: 298(Ф100 mm×200 mm-1)>262(Ф150 mm×300 mm-1)、273(Ф200 mm×400 mm-1); 在周向方向上的應(yīng)變變化: 610(Ф100 mm×200 mm-1)>374(Ф150 mm×300 mm-1)、425(Ф200 mm×400 mm-1)。溫度循環(huán)試驗(yàn)件,在軸向方向上的應(yīng)變變化: 436(Ф100 mm×200 mm-2)>395(Ф150 mm×300 mm-2)、430(Ф200 mm×400 mm-2); 在周向方向上的應(yīng)變變化: 562(Ф100 mm×200 mm-2)>532(Ф150 mm×300 mm-2)、533(Ф200 mm×400 mm-2)?？梢园l(fā)現(xiàn),隨著試驗(yàn)件尺寸越大,高低溫應(yīng)變變化呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)。分析其原因主要是: 澆注PBX制備工藝過程中是以高溫藥漿澆注裝填入相應(yīng)溫度的試驗(yàn)件,內(nèi)部澆注PBX炸藥線膨脹系數(shù)8.10×10-5/K(20 ℃),而45#鋼殼體的線膨脹系數(shù)11.59×10-6/K(20 ℃),經(jīng)固化反應(yīng)和冷卻至室溫后,炸藥與試驗(yàn)件殼體產(chǎn)生間隙,而這個(gè)間隙隨著試驗(yàn)件尺寸的增大而增大,在溫度沖擊試驗(yàn)過程中,炸藥熱脹冷縮無法填充這個(gè)間隙,試驗(yàn)件尺寸越大,則鋼殼體內(nèi)壁受到炸藥的作用力越小,殼體向外膨脹的趨勢(shì)越小,試驗(yàn)件整體應(yīng)變趨于減小。

表2 溫度沖擊試驗(yàn)各試件恒溫段溫度穩(wěn)定后應(yīng)變測(cè)試平均值

Table 2 Strain averagevalue of the temperature impact test specimens after constant temperature section is stable

timeФ100mm×200mm?1ε1(×10-6)ε2(×10-6)ε3(×10-6)Ф150mm×300mm?1ε1(×10-6)ε2(×10-6)ε3(×10-6)Ф200mm×400mm?1ε1(×10-6)ε2(×10-6)ε3(×10-6)t1(70℃)13413822015565141156103179t2(-55℃)-286-166-376-212-192-228-229-163-234t3(70℃)13813021216371135161108181t4(-55℃)-276-171-418-207-190-242-320-164-247t5(70℃)14712719917180133170115187t6(-55℃)-262-157-411-190-177-244-306-154-237t7(70℃)15814120417890133181125195

表3 溫度試驗(yàn)各試件應(yīng)變變化

Table 3 Strain variation of the test specimens in temperature test

testsample/mmε4(×10-6)ε5(×10-6)temperatureimpactФ100×200?1298610Ф150×300?1262374Ф200×400?1273425temperaturecycleФ100×200?2436562Ф150×300?2395532Ф200×400?2430533

3.4 試驗(yàn)件裝藥的物化性能變化

對(duì)溫度沖擊試驗(yàn)前后試驗(yàn)件外型尺寸、密度進(jìn)行測(cè)試,結(jié)果見表4。

表4 溫度沖擊試驗(yàn)前后試驗(yàn)件平均尺寸和密度

Table 4 The average size and density of specimen before and after temperature impact test

sample/mmheight/mmbeforetestaftertestdiameter/mmbeforetestaftertestdensity/g·cm-3beforetestaftertestФ20×20?1(20)19．9719．9419．8619．821．7151．716Ф16×65?1(5)64．8164．64--1．7151．716

Note: The date in the bracket is the number of test sample.

從表4可以看出,幾乎所有試驗(yàn)件都發(fā)生收縮現(xiàn)象,各試驗(yàn)件的收縮略有不同,其中Ф20 mm×20 mm試件高度平均收縮了0.02 mm,收縮率0.1%,直徑平均收縮了約0.04 mm,收縮率0.2%; Ф15 mm×65 mm試件高度平均收縮了約0.17 mm,收縮率0.3%。,溫度沖擊試驗(yàn)后,試驗(yàn)件密度也相應(yīng)地由1.715 g·cm-3變化至1.716 g·cm-3,試驗(yàn)后炸藥密度略有提高。

對(duì)澆注PBX炸藥溫度沖擊試驗(yàn)前后的拉伸強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度進(jìn)行了測(cè)試。其中,拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)方法為電子引伸計(jì)法(GJB772A-1997方法417.1),試樣為Ф15mm×65mm-1(5發(fā))藥柱,加載速度為0.5 mm·min-1; 壓縮強(qiáng)度試驗(yàn)方法為電子引伸計(jì)法(GJB772A-1997方法418.1),試樣為Ф20 mm×20 mm-1(5發(fā))藥柱; 加載速度為0.5 mm·min-1,結(jié)果如表5所示,拉伸強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度比試驗(yàn)前有小幅度升高,分別達(dá)到了1.89 MPa和5.06 MPa。分析密度和力學(xué)強(qiáng)度升高的原因,溫度沖擊試驗(yàn)長(zhǎng)時(shí)間高溫加熱過程中粘結(jié)劑發(fā)生進(jìn)一步固化交聯(lián)反應(yīng),反應(yīng)程度提高[17]。

表5 溫度沖擊試驗(yàn)前后澆注PBX力學(xué)性能

Table 5 Mechanical properties of the cast PBX before and after temperature impact test MPa

4 結(jié) 論

(1)溫度沖擊和溫度循環(huán)試驗(yàn)后,澆注PBX沒有產(chǎn)生新的缺陷; 原有的低密度點(diǎn)、低密度區(qū)等缺陷也沒有發(fā)生明顯的擴(kuò)展現(xiàn)象。

(2)隨著試驗(yàn)件尺寸的增大,溫度沖擊和溫度循環(huán)試驗(yàn)過程中含殼體澆注PBX通過升降溫達(dá)到溫度平衡所需的時(shí)間延長(zhǎng),相對(duì)于上、下端面,側(cè)壁對(duì)溫度的反饋時(shí)間也延長(zhǎng)、升降溫速率減小。

(3)裝藥為Ф100 mm×200 mm試驗(yàn)件的軸向應(yīng)變和周向應(yīng)變,明顯大于Ф150 mm×300 mm和Ф200 mm×400 mm兩種尺寸裝藥的試驗(yàn)件。隨著含殼體試驗(yàn)件尺寸的增大,溫度沖擊和溫度循環(huán)試驗(yàn)后,試驗(yàn)件外部軸向、周向應(yīng)變有減小趨勢(shì)。

(4)溫度沖擊試驗(yàn)后,澆注PBX藥柱體積收縮,密度增大約0.001 g·cm-3、拉伸強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度增大約0.12 MPa和0.55 MPa,PBX交聯(lián)密度進(jìn)一步增大。

參考文獻(xiàn):

[1] 李媛媛, 南海. 國外澆注PBX炸藥在硬目標(biāo)侵徹武器中的應(yīng)用[J]. 飛航導(dǎo)彈, 2012(11): 88-91.

LI Yuan-yuan, NAN Hai. The application of cast PBX in the hard-target penetration weapons overseas[J].AerodynamicMissileJournal, 2012(11): 88-91.

[2] 韋興文, 周筱雨, 涂小珍, 等. HMX基PBX的溫度環(huán)境適應(yīng)性[J]. 火炸藥學(xué)報(bào), 2012, 35(1): 15-18.

WEI Xing-wen, ZHOU Xiao-yu, TU Xiao-zhen, et al. Thermal enviroment adaptablity of HMX based PBX[J].ChineseJournalofExplosivesandPropellants, 2012, 35(1): 15-18.

[3] 李文彬, 王曉鳴, 趙國志, 等. 裝藥底隙對(duì)彈底應(yīng)力及發(fā)射安全性影響研究彈道學(xué)報(bào)[J]. 彈道學(xué)報(bào), 2001, 13(3): 64-67.

LI Wen-bin, WANG Xiao-ming, ZHAO Guo-zhi, et al. The resrarch of the effect of base gap on the stress of explosives and the lunching safety[J].JournalofBallistics, 2001, 13(3): 64-67.

[4] 田勇, 張偉斌, 郝瑩. 炸藥熱沖擊損傷破壞及超聲波特性參量檢測(cè)[J]. 火炸藥學(xué)報(bào), 2000, 23(4): 13-15.

TIAN Yong, ZHANG Wei-bin, HAO Ying. Thermal shock damage of explosives and its ultrasonic characteration[J].ChineseJournalofExplosives&Propellants, 2000, 23(4): 13-15.

[5] 田勇, 羅順火, 張偉斌. JOB-9003炸藥“激熱”沖擊損傷破壞及超聲特征[J]. 火炸藥學(xué)報(bào), 2002, 25(3): 17-19.

TIAN Yong, LUO Shun-huo, ZHANG Wei-bin. Waterbathed thermal shock damage of PBX JOB-9003 and its ultrasonic characteristics[J].ChineseJournalofExplosives&Propellants, 2002, 25(3): 17-19.

[6]王彩玲, 趙省向, 方偉, 等. 熱沖擊對(duì)壓裝含鋁炸藥性能的影響[J]. 含能材料, 2016, 24(3): 244-248.

WANG Cai-ling, ZHAO Sheng-xiang, FANG Wei, et al. Effects of thermal shock on the perormance of a pressed aluminized explosive[J].ChineseJournalofEnergeticMaterials(HannengCailiao), 2016, 24(3): 244-248.

[7] 楊國滿, 胡曉棉. 時(shí)間溫度效應(yīng)與塑料粘結(jié)炸藥的力學(xué)性能[J]. 火炸藥學(xué)報(bào), 2004, 27(1) : 5-8.

YANG Guo-man, HU Xiao-mian. The time-temperature shift factors and the mechanical properties of explosives[J].ChineseJournalofExplosives&Propellants, 2004, 27(1): 5-8.

[8] 李敬明, 溫茂萍, 黃毅民. 熱循環(huán)對(duì)TATB 基高聚物粘結(jié)炸藥性能的影響研究[J]. 含能材料, 2005, 13(4): 208-210.

LI Jing-ming, WEN Mao-ping, HUANG Yi-min. Effect of thermal cyling test on the properties of TATB based PBX[J].ChineseJournalofEnergeticMaterials(HannengCailiao), 2005, 13(4): 208-210.

[9] Wiegand D A. Mechanical properties and mechanical failure of composite plastic bonded explosives and other energetic materials[C]∥Short J M, Kennedy J Eeds. Paper Summaries-Eleventh International Detonation Symposium, Snowmass, 1988: 85-88.

[10] GrayⅢ G T, Idar D J, Blumenthal W R, et al. High- and low- strain rate compression properties of several energetic material composites as a function of strain rate and temperature[C]∥Short JM, Kennedy J Eeds. Paper Summaries-Eleventh International Detonation Symposium, Snowmass. Los Alamos National Lab., NM (United States), 1988: 229-231.

[11] 溫茂萍, 龐海燕, 田勇, 等. PBX 平面應(yīng)變斷裂韌度隨溫度的變化規(guī)律[J]. 火炸藥學(xué)報(bào), 2005, 28(3): 63-65.

WEN Mao-ping, PANG Hai-yan, TIAN Yong, et al. Regulations of plane strain fracture toughness of PBX changed with temperatures[J].ChineseJournalofExplosives&Propellants, 2005, 28(3): 63-65.

[12] 許光, 吳承云, 于蔭林, 等. 混合炸藥對(duì)溫度漸變環(huán)境的適應(yīng)性研究[J]. 火炸藥學(xué)報(bào), 1997 (1): 15-19.

XU Guang, WU Cheng-yun, YU Yin-lin, et al. Research the adapatability of composite explosives for gradually changing temperature environment[J].ChineseJournalofExplosives&Propellants, 1997(1): 15-19.

[13] 劉瑞鵬, 王世英. 不同增塑劑含量對(duì)含鋁炸藥環(huán)境適應(yīng)性能的影響[J]. 四川兵工學(xué)報(bào), 2013, 34(2): 35-37.

LIU Rui-peng, WANG Shi-ying. Environmental compatibility of aluminum explosives with different contents of plasticizer[J].JournalofSichuanOrdnance, 2013, 34(2): 35-37.

[14] 劉瑞鵬, 王紅星, 王浩, 等. 高低溫環(huán)境對(duì)不同炸藥結(jié)構(gòu)影響研究[J]. 科學(xué)技術(shù)與工程, 2014, 14(31): 274-277.

LIU Rui-peng, WANG Hong-xing, WANG Hao, et al. Effect of environment temperature on different explosive structures[J].ScienceTechnologyandEngineering, 2014, 14(31): 274-277.

[15] 劉承武, 陽建紅, 鄧凱, 等. HTPB推進(jìn)劑溫度沖擊環(huán)境下?lián)p傷特性的聲發(fā)射試驗(yàn)[J]. 無損檢測(cè), 2011, 33(1): 48-49.

LIU Cheng-Wu, YANG Jian-Hong, DENG Kai, et al. The acoustic emission testing of damage properties of HTPB solid propellant under temperature shock[J].NondestructiveTesting, 2011, 33(1): 48-49.

[16] 王玉峰, 張勇, 曲凱, 等. HTPB推進(jìn)劑藥柱在變溫環(huán)境下的累積損傷分析[J]. 彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào), 2010, 30(6): 136-139.

WANG Yu-feng, ZHANG Yong, QU Kai, et al. Analysis of cumulative damage of HTPB propellant grain under temperature changing condition[J].JournalofProjectiles,Rockets,MissilesandGuidance, 2010, 30(6): 136-139.

[17] 丁黎, 鄭朝民, 梁憶, 等. RDX基澆鑄PBX的老化性能[J]. 含能材料, 2015, 23(2): 156-162.

DING Li, ZHENG Chao-min, LIANG Yi, et al. Aging properties of casted RDX-based PBX[J].ChineseJournalofEnergeticMaterials(HannengCailiao), 2015, 23(2): 156-162.