用彈簧探針法測(cè)試含硼鋁炸藥的爆轟性能

李興隆，劉清杰，宋清官，高大元，鄭保輝，曹 威，肖 春，譚凱元

(1. 中國(guó)工程物理研究院化工材料研究所，四川 綿陽 621900; 2. 中國(guó)工程物理研究院安全彈藥研發(fā)中心，四川 綿陽 621900)

用彈簧探針法測(cè)試含硼鋁炸藥的爆轟性能

李興隆1,2，劉清杰1,2，宋清官1,2，高大元1,2，鄭保輝1，曹 威1,2，肖 春1，譚凱元1,2

(1. 中國(guó)工程物理研究院化工材料研究所，四川 綿陽 621900; 2. 中國(guó)工程物理研究院安全彈藥研發(fā)中心，四川 綿陽 621900)

為探索硼鋁復(fù)合粉在熱固PBX中的應(yīng)用，以HMX為基，加入氧化劑高氯酸銨(AP)、硼鋁復(fù)合粉和聚氨酯黏結(jié)劑，設(shè)計(jì)和制備了6種配方的含硼鋁炸藥；分別制備3種帶殼體及3種不帶殼體的Φ50mm含硼鋁炸藥柱；用彈簧探針法測(cè)試了無殼體藥柱和帶殼體藥柱的爆速，分別用經(jīng)驗(yàn)公式和相對(duì)凹坑深度法計(jì)算了爆壓，討論了硼鋁復(fù)合粉含量對(duì)其爆轟性能的影響。結(jié)果表明，炸藥GH-4、GH-5和GH-6用手工澆注成型，Φ50mm×150mm炸藥柱密度在1.530～1.570g/cm3之間，爆速在6.900～7.400mm/μs之間，爆壓約19GPa，適用于含硼鋁炸藥配方篩選；炸藥PF-1、PF-2和PF-3用真空振動(dòng)澆注成型，Φ50mm×110mm炸藥柱密度約1.693g/cm3，爆速在7.800～8.000mm/μs之間，爆壓約24GPa。炸藥PF-3中含質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%、硼鋁質(zhì)量比1∶1的復(fù)合粉，含金屬炸藥的組合效應(yīng)使少量硼鋁復(fù)合粉在反應(yīng)區(qū)參加反應(yīng)，其爆速和爆壓值較其他配方高，表明彈簧探針法可作為炸藥爆速測(cè)試的一種補(bǔ)充電測(cè)法，在無法實(shí)施銅箔探針法的情況下，可以考慮用彈簧探針法。

含硼鋁炸藥；彈簧探針法；爆速；爆壓

引 言

活性金屬在含能材料中的運(yùn)用能夠快速有效提高其作功能力和爆炸威力[1-2]。但在含能材料中加入金屬粉后，其機(jī)械感度增加，特別是在HMX、AP和黏結(jié)劑組成的體系中加入鋁粉、硼粉及硼鋁復(fù)合粉后，其機(jī)械感度增加更多。含硼鋁炸藥在制備和加工過程中，不可避免地要發(fā)生摩擦、擠壓和切削等作用，機(jī)械感度的高低是決定其能否安全使用的關(guān)鍵因素之一[3-4]。采用鈍化HMX和AP、減少硼鋁復(fù)合粉的形貌缺陷、相對(duì)增加黏結(jié)劑的含量可降低含硼鋁炸藥的機(jī)械感度，使其達(dá)到PBX炸藥柱制備和機(jī)加的安全要求。

在含硼鋁炸藥研制過程中，其爆速和爆壓是需要測(cè)試的基本爆轟性能參數(shù)。傳統(tǒng)的炸藥爆速測(cè)試方法包括道特里什法[5]、電探針測(cè)時(shí)儀法[6-7]、光纖測(cè)時(shí)法[8]、高速攝影法[9]等。其中，使用的電探針有銅箔探針和彈簧探針。銅箔探針法需要將成型炸藥件加工成小藥柱，在多個(gè)炸藥柱之間嵌入電探針；彈簧探針法是將電探針安裝在成型藥柱的側(cè)面位置，合金探針接觸部位為半球型點(diǎn)接觸，其優(yōu)點(diǎn)是有機(jī)玻璃探針支架和彈簧探針安裝方便，測(cè)量間距和探針數(shù)量可調(diào)、響應(yīng)快，測(cè)試精度滿足使用要求，是炸藥爆速測(cè)試的一種補(bǔ)充電測(cè)法。中物院流體物理研究所已將彈簧探針法用于炸藥球面爆轟波形精密測(cè)量以及TATB基非理想炸藥爆速測(cè)量中，獲得較佳的試驗(yàn)結(jié)果[10-11]。

本研究對(duì)設(shè)計(jì)和制備的3種無殼體和3種帶殼體Φ50mm含硼鋁炸藥柱，用彈簧探針法測(cè)試了其爆速，分別用經(jīng)驗(yàn)公式和相對(duì)凹坑深度法計(jì)算了爆壓，獲得理想的試驗(yàn)和計(jì)算結(jié)果，為制備低感高能的含硼鋁炸藥提供了理論和試驗(yàn)依據(jù)。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 材料與儀器

HMX，甘肅白銀銀光化學(xué)材料有限公司，質(zhì)量分?jǐn)?shù)99.9%，粒徑6.7μm；鈍化HMX，中國(guó)工程物理研究院化工材料研究所，粒徑約20～30μm；AP，大連氯酸鉀廠，分析純，質(zhì)量分?jǐn)?shù)99.5%，粒徑約200μm；鈍化AP，中國(guó)工程物理研究院化工材料研究所，粒徑200μm；Al粉，遼寧鞍鋼實(shí)業(yè)微細(xì)鋁粉有限公司，分析純，質(zhì)量分?jǐn)?shù)99%，粒徑約1～5μm；B粉，河北保定硼達(dá)新材料科技有限公司，分析純，質(zhì)量分?jǐn)?shù)99.9%，粒徑約1～5μm；B/Al復(fù)合粉，河北保定硼達(dá)新材料科技有限公司，復(fù)合粉中B粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為50%、30%，粒徑約5～20μm；端羥基聚異丁烯(HTPB)，洛陽黎明化工研究院，平均相對(duì)分子質(zhì)量2000，羥值0.76mmoL/g。

爆速測(cè)量?jī)x由3部分組成：WaveSurfor44Xs-A數(shù)字示波器，美國(guó)力科公司；半球形針頭彈簧電探針，外徑0.7mm，昆山柏越電子有限公司；有機(jī)玻璃探針支架，綿陽鑫工機(jī)械有限公司。

1.2 樣品制備

設(shè)計(jì)和制備的6種含硼鋁炸藥配方(質(zhì)量分?jǐn)?shù))見表1。

表1 含硼鋁炸藥配方

注：1號(hào)B/Al復(fù)合粉中，B質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%；2號(hào)B/Al復(fù)合粉中，B質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%。

根據(jù)表1設(shè)計(jì)的配方，稱取一定量的鈍化HMX、Al、硼鋁復(fù)合粉和黏結(jié)劑，配方總質(zhì)量約2.8kg。經(jīng)過配料、升溫熔化和攪拌均勻后制成藥漿，在真空振動(dòng)澆注機(jī)上依次裝入一批Φ50mm×110mm(壁厚5mm)的金屬模具中。然后在50℃下固化120h，冷卻至室溫開模，無殼體樣品見圖1(a)，其裝藥密度由排水法測(cè)量。

根據(jù)表1設(shè)計(jì)的配方，稱取一定量的鈍化HMX、AP、Al、硼鋁復(fù)合粉和黏結(jié)劑，配方總質(zhì)量約500g。經(jīng)過配料、升溫熔化和攪拌均勻后制成藥漿，人工裝入Φ50mm×150mm(壁厚2mm)纖維管中。然后在50℃下固化120h，帶殼體樣品見圖1(b)，其裝藥密度根據(jù)裝藥質(zhì)量和體積計(jì)算。

圖1 含硼鋁炸藥樣品Fig.1 Samples of explosives containing B/Al

1.3 測(cè)試方法

爆速電測(cè)法原理是利用炸藥爆轟波陣面電離產(chǎn)物的導(dǎo)電特性，用電探針和示波器測(cè)定爆轟波在一定長(zhǎng)度炸藥柱中傳播的時(shí)間，計(jì)算獲得樣品的爆速[12]。本研究測(cè)試方法使用彈簧電探針，安裝在藥柱的側(cè)面位置，探針材料為合金，針頭為半球形，針尾有長(zhǎng)8mm的彈簧，其功能使針頭緊密接觸被測(cè)部位。裝配時(shí)，在成型炸藥柱的側(cè)面下端沿軸向固定長(zhǎng)110mm有機(jī)玻璃探針支架，支架上加工有7個(gè)Φ0.7mm相距15mm的通孔，用于精確裝配彈簧探針，彈簧探針導(dǎo)線通過網(wǎng)絡(luò)板與示波器連接。然后，將藥柱底面固定在Φ120mm×50mm 45號(hào)鋼鑒證板中心位置。傳爆藥尺寸為Φ40mm×20mm藥柱，用8號(hào)工業(yè)雷管從頂端起爆，試驗(yàn)裝置照片見圖2。

圖2 彈簧探針法裝置照片F(xiàn)ig.2 Device photographs of sping electric pin method

含硼鋁炸藥試樣被8號(hào)雷管和傳爆藥引爆后，經(jīng)過一段距離的傳播達(dá)到穩(wěn)定爆轟，爆轟波到達(dá)彈簧探針頭部位置時(shí)導(dǎo)通的電信號(hào)傳遞到示波器，在示波器中依次記錄波形圖。根據(jù)波形圖獲得各探針之間爆轟波傳播的距離和時(shí)間，由公式組(1)計(jì)算爆速。

(1)

式中：l為相鄰兩探針之間的距離，15mm；Δti為第i個(gè)探針獲得波形圖起始時(shí)刻與第i+1探針獲得波形圖起始時(shí)刻之間的時(shí)間差，μs；Di為第i個(gè)探針與第i+1探針之間炸藥柱的爆速，mm/μs；L為第一個(gè)至第七個(gè)探針間的距離，90mm；Δt為第一個(gè)探針獲得波形圖起始時(shí)刻與第七個(gè)探針獲得波形圖起始時(shí)刻之間的時(shí)間差，μs；Dmean為炸藥柱的平均爆速，mm/μs。

爆壓用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算[13]，也可以通過鑒證板上的相對(duì)凹坑深度與爆壓之間的關(guān)系曲線計(jì)算，并可用來評(píng)價(jià)含金屬炸藥的作功能力[14-15]。

2 結(jié)果與討論

2.1 無殼體炸藥的爆速和爆壓

成型炸藥柱PF-1、PF-2和PF-3尺寸均為Φ50mm×110mm，有機(jī)玻璃探針支架長(zhǎng)度為110mm，需使用2個(gè)藥柱才能使爆轟波傳遞到第一個(gè)彈簧探針位置時(shí)達(dá)到穩(wěn)定。由示波器記錄的波形圖見圖3，鑒證板照片見圖4。

圖3 彈簧探針法測(cè)試得到的無殼體炸藥的爆轟波波形圖Fig.3 Measurement waveforms of explosives without shell by spring electric pin method

用電探針法測(cè)量炸藥的爆速時(shí)，對(duì)示波器記錄脈沖曲線的讀取原則都是取波形圖起始時(shí)刻，即爆轟波陣面導(dǎo)通電探針的時(shí)刻，沒有考慮后續(xù)脈沖上升前沿的變化，通過一個(gè)或多個(gè)波形圖的時(shí)間差計(jì)算爆速。由圖3波形圖獲得各探針之間爆轟波傳播的時(shí)間，用公式組(1)計(jì)算獲得的爆速見表2。

表2 無殼體炸藥的爆速測(cè)試結(jié)果

炸藥PF-1、PF-2和PF-3的區(qū)別在于硼粉和鋁粉的含量不同，但金屬粉總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%。樣品制備為公斤級(jí)，熔融藥漿經(jīng)真空振動(dòng)澆注成型，固化開模后其成型炸藥柱的外觀質(zhì)量較好，肉眼觀察無缺陷。炸藥PF-1和PF-2密度為1.693g/cm3，炸藥PF-3密度為1.694g/cm3，表明真空振動(dòng)澆注工藝能獲得均勻性較佳的含硼鋁炸藥裝藥。

硼的質(zhì)量燃燒熱相當(dāng)于鋁的兩倍，但硼粉的點(diǎn)火和燃燒特性較差，配方設(shè)計(jì)思路是使用硼鋁復(fù)合粉，由鋁粉燃燒帶動(dòng)硼粉燃燒，通過組合效應(yīng)使部分硼鋁復(fù)合粉在反應(yīng)區(qū)參加反應(yīng)，且在二次燃燒反應(yīng)中釋放出較大的后效作功能力[16]。本研究使用硼鋁質(zhì)量比1∶1的復(fù)合粉，用掃描電鏡(SEM)觀測(cè)其微區(qū)外觀形貌，獲得微米尺度下的SEM照片見圖5。

圖5 硼鋁復(fù)合粉的SEM照片F(xiàn)ig.5 SEM photograph of B/Al compound powder

從圖5可知，在球形Al粉的表面包覆著許多小尺寸的無定性片狀硼粉，硼鋁復(fù)合粉顆粒粒徑約20μm。若硼鋁復(fù)合粉在爆轟反應(yīng)區(qū)部分參加反應(yīng)，則對(duì)爆速有貢獻(xiàn)；若硼鋁復(fù)合粉與爆轟產(chǎn)物反應(yīng)，則對(duì)作功能力有貢獻(xiàn)。從表2可知，炸藥PF-1是含鋁炸藥，爆速僅7.833mm/μs；炸藥PF-2含質(zhì)量分?jǐn)?shù)12%的硼鋁復(fù)合粉，爆速增加至7.959mm/μs；炸藥PF-3含質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%的硼鋁復(fù)合粉，爆速達(dá)到8.018mm/μs，這是因?yàn)楹痄X炸藥的組合效應(yīng)使少量硼鋁復(fù)合粉在反應(yīng)區(qū)參加反應(yīng)，使其爆速增加，而且硼鋁復(fù)合粉含量越高，其爆速增加越大。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式(2)計(jì)算炸藥PF-1、PF-2和PF-3的爆壓，計(jì)算結(jié)果見表3。

(2)

式中：ρ0為炸藥柱的密度，g/cm3；γ為含硼鋁炸藥的多方指數(shù)；p1為炸藥柱爆壓的計(jì)算值，GPa。其中，γ取值參考文獻(xiàn)[17]中用VLWR爆轟程序計(jì)算RDX基含鋁炸藥的爆轟性能參數(shù)獲得的多方指數(shù)，其γ值與鋁粉的最終反應(yīng)產(chǎn)物有關(guān)，在2.98～3.45之間。綜合考慮，本研究含硼鋁炸藥多方指數(shù)取3.2。

從圖4可知，鑒定板上均有較深的凹坑，表明設(shè)計(jì)和制備的含硼鋁炸藥均具有良好的起爆傳爆性能。用已知爆壓的Φ50mm×50mmTNT、鈍化RDX、PBX-1和PBX-2炸藥藥柱進(jìn)行板痕試驗(yàn)，鑒證板尺寸為Φ120mm×50mm的45號(hào)鋼。以TNT的凹坑深度h0=6.189mm為基準(zhǔn)，獲得爆壓與相對(duì)凹坑深度(B%=h×100/h0)之間的關(guān)系曲線見圖6，其線性擬合方程見式(3)。

p2=0.26945B-7.4097

(3)

式中：B為鑒證板凹坑深度的相對(duì)值，%；p2為爆壓的測(cè)量值，GPa。用公式(3)計(jì)算炸藥PF-1、PF-2和PF-3的爆壓，其計(jì)算結(jié)果也列于表3中。

圖6 爆壓與相對(duì)凹坑深度關(guān)系曲線Fig.6 Curves of relationship between detonation pressure and relative dent depth

炸藥編號(hào)ρ/(g·cm-3)D/(mm·μs-1)γp1/GPah/mmB/%p2/GPaPF-11.6937.8333.224.737.146142.1223.69PF-21.6937.9593.225.537.127155.4023.61PF-31.6948.0183.225.937.192162.5323.89

從表3可知，對(duì)炸藥PF-1、PF-2和PF-3，用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算的爆壓分別為24.73、25.53和25.93GPa，根據(jù)試驗(yàn)鑒定板的相對(duì)凹坑深度計(jì)算的爆壓分別為23.69、23.61和23.89GPa，兩者比較接近。其中，炸藥PF-3的爆壓最高。這是因?yàn)樵撆浞街惺褂昧速|(zhì)量分?jǐn)?shù)20%、硼鋁質(zhì)量比為1∶1的復(fù)合粉(見圖5)，雖然未形成硼鋁合金，但硼粉和鋁粉比較均勻地復(fù)合在一起，增加了致密性，使炸藥PF-3的密度比其他配方稍高；此外，硼鋁復(fù)合粉中鋁粉的燃燒更易帶動(dòng)硼粉的燃燒，含硼鋁炸藥的組合效應(yīng)促使部分硼鋁復(fù)合粉在反應(yīng)區(qū)參加反應(yīng)。因此，炸藥PF-3的爆壓比其他配方的爆壓稍高[18]。

2.2 帶殼體炸藥柱的爆速和爆壓

炸藥GH-4、GH-5和GH-6裝入Φ50mm×150mm(壁厚2mm)纖維管中成型為帶殼體炸藥柱。第一個(gè)彈簧探針位置與樣品上端面相距50mm，因此，爆轟波傳遞到第一個(gè)彈簧探針位置時(shí)已達(dá)穩(wěn)定。由示波器記錄的波形圖見圖7，鑒證板照片見圖8。

由圖7波形圖獲得各探針之間爆轟波傳播的時(shí)間，根據(jù)公式組(1)計(jì)算獲得的爆速見表4；分別用公式(2)和公式(3)計(jì)算獲得的爆壓見表5。

圖8 帶殼體炸藥的鑒證板照片F(xiàn)ig.8 Photographs of the identification plates of explosives with shell

炸藥編號(hào)ρ/(g·cm-3)t/μsD/(mm·μs-1)Δt1Δt2Δt3Δt4Δt5ΔtD1D2D3D4D5DmeanGH-41.5362.1552.1062.1752.1862.17510.7976.9617.1236.8976.8626.8976.946GH-51.5651.9962.0262.0762.0231.98910.1107.5157.4047.2257.4157.5417.418GH-61.5752.0321.9641.9962.0142.08110.0877.3827.6377.5157.4487.2087.435

表5 帶殼體炸藥爆壓的測(cè)試和計(jì)算結(jié)果

炸藥GH-4、GH-5和GH-6為百克級(jí)樣品制備，手工澆注至纖維管中固化成型，其炸藥柱的密度較低，適用于早期的配方篩選。從表4和表5可知，在炸藥GH-4中，為降低機(jī)械感度，其黏結(jié)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)18%，因而其密度、爆速和爆壓都較低。在炸藥GH-5和GH-6中，黏結(jié)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16%，且使用了質(zhì)量分?jǐn)?shù)22%、硼鋁質(zhì)量比為3∶7的復(fù)合粉，雖然未形成硼鋁合金，但部分硼粉和鋁粉已比較均勻地復(fù)合在一起，增加了致密性，使配方密度增加；此外，含硼鋁炸藥的組合效應(yīng)使少量硼鋁復(fù)合粉在反應(yīng)區(qū)參加反應(yīng)，其爆速和爆壓比炸藥GH-4高。由于炸藥GH-6中無AP組分，主炸藥HMX組分比炸藥GH-5高16%，因此，其爆速和爆壓也比炸藥GH-5高。

2.3 爆轟性能的影響因素分析

彈簧探針法測(cè)量6種含硼鋁炸藥的爆速對(duì)比結(jié)果見圖9。

圖9 含硼鋁炸藥的爆速測(cè)試結(jié)果Fig.9 Measurement results of detonation velocity for explosives containing B/Al

由圖9可知，對(duì)比炸藥PF-1、PF-2、PF-3的爆速曲線，隨著鋁含量的減小和硼鋁復(fù)合粉的增加，爆速呈增大的趨勢(shì)。分析原因認(rèn)為，鋁粉在炸藥爆轟時(shí)沒有參加C-J面以前的反應(yīng)或在C-J面遠(yuǎn)未反應(yīng)完全，其在反應(yīng)動(dòng)力學(xué)上對(duì)反應(yīng)物的質(zhì)量濃度起稀釋作用，而且還要吸熱和消耗一部分能量，從而降低爆轟反應(yīng)區(qū)的能量，使爆速降低[19]。含硼鋁炸藥的組合效應(yīng)使少量硼鋁復(fù)合粉在反應(yīng)區(qū)參加反應(yīng)，使其爆速增加，而且硼鋁復(fù)合粉含量越高，其爆速增加越大。對(duì)比無殼體炸藥(PF-1、PF-2、PF-3)和帶殼體炸藥(PF-4、PF-5、PF-6)的爆速曲線可知，無殼體炸藥比帶殼體炸藥的爆速更高，這是因?yàn)橛谜婵照駝?dòng)澆注成型的炸藥柱質(zhì)量較好、密度較高。

探針支架的加工質(zhì)量會(huì)影響測(cè)量精度，探針孔之間的距離直接影響爆速的計(jì)算；探針支架與炸藥柱的裝配精度也影響爆速的測(cè)量精度，如探針支架與炸藥柱軸線的平行度，探針支架與炸藥柱緊貼的緊密程度等。由于彈簧探針頭部為半球型，與被測(cè)炸藥柱側(cè)面為點(diǎn)接觸，因此，探針直徑不是影響爆速測(cè)量的主要因素。若直徑太小，不便于安裝和固定。在相同配方和密度情況下，裝藥炸藥柱的缺陷也會(huì)對(duì)爆速產(chǎn)生影響，缺陷越大其爆速越低[20]。

由于炸藥爆轟時(shí)存在側(cè)向膨脹現(xiàn)象，即側(cè)面稀疏波，致使反應(yīng)區(qū)的能量密度降低，爆轟波陣面強(qiáng)度降低，炸藥反應(yīng)劇烈程度下降，進(jìn)而使得爆轟波的傳播速度降低。因此，側(cè)面稀疏波越強(qiáng)烈，則爆速越低[21]。由于彈簧探針法測(cè)量原理是根據(jù)爆轟波陣面的電離導(dǎo)電特性，而探針安裝在炸藥柱外表面，爆轟波經(jīng)過一段距離后會(huì)成為邊界彎曲中間突出的曲面爆轟波，測(cè)得的爆速是曲面爆轟波側(cè)向波陣面的傳播速度，其測(cè)量精度也受到側(cè)面稀疏波的影響。

3 結(jié) 論

(1)炸藥PF-1、PF-2和PF-3用真空振動(dòng)澆注成型，其炸藥柱均勻性較好。炸藥PF-3的爆速為8.018mm/μs，爆壓約24GPa。這是因?yàn)樵撜ㄋ幹惺褂昧速|(zhì)量分?jǐn)?shù)20%、硼鋁質(zhì)量比為1∶1的復(fù)合粉，雖然未形成硼鋁合金，但增加了致密性，使其密度比其他炸藥稍高。此外，硼鋁復(fù)合粉中鋁粉的燃燒更易帶動(dòng)硼粉的燃燒，含硼鋁炸藥的組合效應(yīng)促使部分硼鋁復(fù)合粉在反應(yīng)區(qū)參加反應(yīng)。

(2)炸藥GH-4、GH-5和GH-6用手工澆注至纖維管中固化成型，其炸藥柱的密度較低，適用于早期炸藥篩選。在炸藥GH-5和GH-6中，使用了質(zhì)量分?jǐn)?shù)22%、硼鋁質(zhì)量比為3∶7的復(fù)合粉，含硼鋁炸藥的組合效應(yīng)使少量硼鋁復(fù)合粉在反應(yīng)區(qū)參加反應(yīng)，其爆速和爆壓比炸藥GH-4高。由于炸藥GH-6中無AP組分，主炸藥HMX組分比炸藥GH-5高16%，因此，其爆轟性能參數(shù)也比炸藥GH-5高。

(3)彈簧探針法測(cè)得的爆速是曲面爆轟波側(cè)向波陣面的傳播速度，測(cè)量精度受到側(cè)面稀疏波的影響，同時(shí)受探針支架的加工精度、探針支架與炸藥柱裝配精度的影響。在相同成分和密度情況下，裝藥炸藥柱的缺陷也會(huì)對(duì)爆速產(chǎn)生影響，缺陷越大則其爆速越低。

(4)彈簧探針法測(cè)試炸藥柱爆速具有安裝方便、測(cè)量間距和探針數(shù)量可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)大尺寸含硼鋁炸藥柱，可直接用彈簧探針法測(cè)試獲得其爆轟性能參數(shù)。該方法可推廣應(yīng)用于其他含金屬炸藥、液體炸藥和漿狀炸藥的爆轟性能測(cè)試。

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Detonation Property Measurement of Explosive Containing B/Al by Spring Electric Pin Method

LI Xing-long1,2,LIU Qing-jie1,2,SONG Qing-guan1,2,GAO Da-yuan1,2,ZHENG Bao-hui1,CAO Wei1,2,XIAO Chun1,TAN Kai-yuan1,2

(1.Institute of Chemical Materials,CAEP,Mianyang Sichuan 621900,China;2.Robust Munitions Center,CAEP,Mianyang Sichuan 621900,China)

To explore the application of B/Al compound powder in thermosetting plastic bonded explosive, six kinds of HMX based explosives containing boron (B) and aluminum (Al) were designed and prepared by adding oxidizer ammonium perchlorate (AP), B/Al compound powder and binder hydroxyl-terminated polybutadiene (HTPB). Three kinds of Φ50mm explosive cylinders containing B/Al with shell and without shell were prepared respectively. The spring electric pin method was applied to measure detonation velocities of explosive cylinders with shell and without shell respectively. The detonation pressures were calculated by the experienced formula and relative dent depth method respectively, the influence of B/Al compound powder content on detonation property was discussed. The results show that the explosives GH-4, GH-5, GH-6 are solidified by manual casting, the densities of Φ50mm explosive cylinders are between 1.530-1.570g/cm3, the detonation velocities are between 6.900-7.400mm/μs, and the detonation pressures are about 19GPa, the manual casting is suitable for screening of explosive formulas; While the explosives PF-1, PF-2 and PF-3 are solidified by void vibration casting, the densities of Φ50mm explosive cylinders are about 1.693g/cm3, the detonation velocities are between 7.800-8.000mm/μs, and the detonation pressures are about 24GPa. The explosive PF-3 with B/Al compound powder mass ratio of 1∶1 and mass fraction of 20%, the combination effect of metalized explosive leads a little of B/Al compound powder to take reaction in reaction area, comparing to other formulas, the detonation velocity and detonation pressure of explosive are higher. It indicates that the spring electric pin method can be an additional method for detonation velocity measurement, and it can be adopted if copper foil electric pin method can′t be taken.

explosive containing B/Al; spring electric pin method; detonation velocity; detonation pressure

2017-08-25；

2017-09-30

國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(No.11572359)；國(guó)家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目(No.11502249;No.11602238)；中物院發(fā)展基金資助(No.2015B0101012)

李興隆(1988-)，男，博士，研究實(shí)習(xí)員，從事彈藥工程與數(shù)值模擬研究。E-mail: lixinglong.sj@163.com

高大元(1962-)，男，博士，副研究員，從事含能材料的熱分析、爆轟和安全性能研究。 E-mail: gaody466@163.com

10.14077/j.issn.1007-7812.2017.06.010

TJ55;TQ56

A

1007-7812(2017)06-0059-07