炸藥晶粒內部微細結構表征及其對衝擊感度影響研究

《炸藥晶粒內部微細結構表征及其對衝擊感度影響研究》是依託電子科技大學,由李志傑擔任醒目負責人的聯合基金項目。

基本介紹

• 中文名：炸藥晶粒內部微細結構表征及其對衝擊感度影響研究
• 依託單位：電子科技大學
• 項目類別：聯合基金項目
• 項目負責人：李志傑

項目摘要

炸藥晶體內部的各種孔洞、位錯、孿晶、晶格缺陷的結構、形貌、分布密度等微觀結構變化對其衝擊波感度產生顯著影響。本項目擬採用高分辨電子顯微技術對炸藥晶體內部微觀缺陷結構進行精細表征，結合X射線衍射、小角散射等測試手段，對其微觀缺陷進行分類，掌握缺陷分布規律。同時開展不同微觀缺陷情況下對衝擊感度的影響規律的實驗研究，找出其內部微觀缺陷和衝擊波感度之間的規律。並且採用時域有限差分法理論研究炸藥晶體內部各類微觀缺陷對衝擊波的調製以最佳化炸藥對衝擊波的力學回響，得到衝擊波和微觀結構缺陷相互作用的理論模型。本項目的研究可以為炸藥晶體內部微細結構的表征提供新思路和實驗依據，從而對炸藥的理論研究和炸藥製造及使用提供技術支持，具有重要的學術價值和技術套用背景。

結題摘要

炸藥晶體表面或體內的微納米尺寸的缺陷對不同起爆方式（如衝擊波、機械起爆等）作用下的起爆性能都有著重要的影響。因此，了解這些微納米尺寸缺陷的形成，顯得尤為重要。本項目成功地運用冷場球差校正透射電子顯微鏡結合低溫樣品冷凍手段表征了RDX晶體高分辨精細結構及缺陷。獲得了RDX晶體結構電子輻照結構穩定性參數，並發現RDX晶體局部多重孿晶現象。結果表明，相比輻照總劑量，RDX晶體對高能電子注入速率更加敏感，且RDX材料的損傷閾值處於103 e/nm2∙s-1量級。另外，在RDX晶體邊緣觀察到了明顯的多晶化，以及高密度原子堆壘層錯現象。本研究有望為原子尺度下解釋炸藥材料晶體結構類型、缺陷分布及密度對起爆感度影響提供參考。 相比於傳統起爆方式，雷射起爆具有安全性高、抗干擾能力強等特點，在航空航天工業，國家防禦等方面有重要套用價值。本項目研究了黑索金（RDX）炸藥晶體的微觀結構對其雷射起爆性能的影響，探究了雷射與晶體材料相互作用機理。研究了微觀結構缺陷對RDX炸藥晶體雷射起爆性能的影響。結果表明，RDX晶面的微觀結構缺陷會直接影響到其表面粗糙度RMS值，且隨著表面粗糙度RMS值的逐漸增大，RDX晶體起爆閾值逐漸降低。同時，與RDX炸藥晶體的雷射起爆機率 相關的兩個參數（擬合係數B和最小雷射起爆閾值Hmin）均與RDX炸藥材料晶體的表面粗糙度RMS值呈指數關係。研究了RDX單晶片分別在紫外雷射（355 nm）和近紅外雷射（1064 nm）輻照下的起爆特性。觀察到由於RDX晶體對雷射頻率的不同吸收特性，導致RDX晶體在紫外雷射輻照下更容易起爆。RDX晶體表面劃痕、微坑、體內雜質是其主要結構缺陷，也是起爆熱點形成的主要位置。基於三維時域有限差分（3D-FDTD）方法系統地研究了不同微結構缺陷對入射雷射的光場調製和雷射起爆感度的影響。