1.2 样品制备
为了对比DNP基熔铸炸药和DNAN基熔铸炸药在性能上的差异,设计了以DNP和DNAN为基的炸药,具体配方如表1所示。
表1 两种熔铸炸药配方
Table 1 Formulations of two melt cast explosives
以DNP基炸药为例,将油浴熔药锅温度设置为100℃,将称量完毕的DNP和钝感剂投入熔混锅内,搅拌至完全融化为液态,再将HMX和Al粉投入熔混锅内,充分搅拌均匀后,将药浆浇注到预热好的不同规格的模具中,自然冷却后打开模具得到样品药柱,成型的药柱照片如图1所示。将样品药柱放置24h以后进行车削处理,制备成试验所需规格样品。车床车削的药粉用作机械感度测试样品,DNAN基炸药样品制备方法同上。由密度仪测得DNP基炸药样品药柱的密度为1.841g/cm3,DNAN基炸药样品药柱的密度为1.820g/cm3。
图1 DNP和DNAN单质及混合炸药药柱照片
Fig.1 Photos of single substance and mixed grain of DNP and DNAN-based explosives
1.3 性能测试
炸药的凝固缺陷图采用熔铸炸药凝固成型实时观测装置和工业CT进行拍摄。装置原理如图2所示。
图2 炸药凝固缺陷观测装置原理图
Fig.2 Schematic diagram of explosive solidification defect observation device
炸药的凝固特性采用课题组自研的熔铸炸药凝固速率测量装置进行数据采集。装置原理图如图3所示。
图3 熔铸炸药凝固速率测量装置
Fig.3 Device for measuring solidification rate of melt cast explosive
炸药在熔融状态下的流变性能采用表观黏度进行表征,采用数字旋转黏度计测量炸药悬浮液的表观黏度,测试时,将称好的物料在熔混锅内融化,搅拌均匀,固定好黏度计,让转子完全浸没在熔融液中且不能碰壁和锅底,转速稳定后开始测量;
按照GJB772A-1997爆炸概率法,分别测试了两种炸药的撞击感度、摩擦感度和特性落高H50。试验条件:撞击感度,10kg落锤,25cm落高,50mg药量; 摩擦感度,3.92MPa,90°摆角,20mg药量。
按照GJB772A-97方法702.1电测法对样品进行爆速测试,仪器采用美国爱迪赛恩公司生产的VOD812爆速仪,药柱尺寸统一为Φ25mm×25mm; 按照GJB772A-97方法704.2猛铜压力传感器法对样品进行爆压测试,药柱尺寸为Φ50mm×40mm和Φ50mm×20mm。
采用日本岛津公司生产的AG-IC100KN材料试验机,按照GJB772A-97方法416.1测试抗压强度,抗拉强度按照Q/AY91-1990(劈裂法)测试抗拉强度,药柱尺寸统一为Φ20mm×20mm。
炸药的热安全性采用慢速烤燃进行表征,按照1L烤燃试验方法对单质载体炸药进行非约束条件下的烤燃试验研究,对混合炸药进行约束条件下的烤燃试验研究。非约束条件下将50g DNP和50g DNAN药粉分别装填于100mL的小烧杯中,利用加热套进行加热,设置温度区间为环境温度至400℃,温升速率为1℃/min,加热直至样品发生反应,试验布置图如图4(a)所示。约束条件下将混合炸药装药约束在用金属材料制成的强约束壳体中,壳体材料为45号钢,壳体约束强度大约200MPa,烤燃药柱尺寸为Φ25mm×50mm,设置温度区间为环境温度至400℃,温升速率为1℃/min,加热至被测炸药装药发生响应或温度达到400℃为止,以响应温度和烤燃弹壳体的变形状况评价其慢速烤燃特性,试验现场布置图如图4(b)所示。
图4 慢速烤燃试验布置图
Fig.4 The layout diagram of slow cook-off test