CN102879249A - 一种颗粒材料冲击波感度试验的无损制样方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种颗粒材料冲击波感度试验的无损制样方法，具体操作步骤如下：（1）根据隔板试验标准方法加工制作满足尺寸要求的试样套筒，（2）称量空的试样套筒质量m1，（3）将待测试的散状试样颗粒振实装填在试样套筒内，（4）称量试样颗粒装填后的试样套筒质量m2，（5）将装填后的试样套筒放入盛有浸润液的容器内充分浸润。该制样方法不会对试样颗粒的晶体颗粒破碎，制样方法简单，消除了颗粒间孔隙对于冲击波感度测试结果的影响，真实反映了试样颗粒特性对于冲击波感度的影响，可以显著区分不同晶体品质含能晶体颗粒材料的冲击波感度。

Description

一种颗粒材料冲击波感度试验的无损制样方法
技术领域
本发明属于含能材料性能研究领域，具体涉及一种散状颗粒材料冲击波感度试验的无损制样方法。
背景技术
冲击波感度是含能材料一个重要的安全性能指标，它体现了材料的殉爆性能，是钝感弹药研究关注的重要性能指标。近年来，人们研究发现，含能材料的晶体品质对于弹药冲击波感度有重要影响。为了深入系统了解不同晶体颗粒特性对于冲击波感度的影响，迫切需要准确表征含能晶体颗粒材料的冲击波感度。
目前，隔板试验是冲击波感度测试的常用试验方法。隔板试验的原理是由标准主发药柱产生的冲击波经过惰性隔板材料衰减后作用于测试药柱端面，用升降法测定50%发生爆轰的隔板厚度表征试样的冲击波感度。由于使用的标准主发药柱以及惰性隔板材料不同，各国均有不同的隔板试验标准方法。我国用于含能材料隔板试验的标准方法有“GJB 772A-1997炸药试验方法”中的“方法605.1冲击波感度卡片式隔板法”和“GJB 2178-1994传爆药安全性试验方法”中的“方法101小隔板试验”。
无论哪种隔板试验，均要求将测试样品制作成相应尺寸的测试药柱形式。通常测试药柱制作方法，是通过熔铸、浇注或压装成型将散状材料加工成药柱形式。这种药柱成型方法需要特殊的配方设计以及专门的工装设备，药柱制作工艺复杂，成本高，周期长，且危险性高。另外在浇注或压装成型过程中，也容易造成含能晶体颗粒破碎，从而在药柱内产生新的冲击起爆热点影响测试结果，还有，药柱本身的成型质量如内部孔洞、列纹等以及配方材料性能也严重影响测试结果，因此，最终的冲击波感度测试结果无法准确反映出含能晶体的颗粒特性对于冲击波感度的影响。另一种测试药柱制作方法是GJB 772A-1997和GJB 2178-1994采用的将散状试样振实装填在相应尺寸的不锈钢试样套筒内。这种制样方法虽然可以避免颗粒破碎引起的影响，但试样颗粒间的孔隙对于冲击波感度的影响远远大于试样颗粒晶体内部品质的影响，因此，测试结果也不能准确反映不同晶体品质样品的冲击波感度。
发明内容
针对以上技术问题，本发明提供了一种颗粒材料冲击波感度试验的无损制样方法。该方法适用于所有单质含能晶体颗粒材料如HMX、RDX、CL20、TNT等和复合含能颗粒材料如造型粉等冲击波感度测试隔板试验制样。
为了解决上述的技术问题，本发明采取以下的技术方案：
一种颗粒材料冲击波感度试验的无损制样方法，其实质是将散状试样颗粒振实装填在试样套筒后，采用浸润液占据颗粒间的孔隙，具体操作步骤如下：（1）根据隔板试验标准方法加工制作满足尺寸要求的试样套筒，（2）称量空的试样套筒质量m1，（3）将待测试的散状试样颗粒振实装填在试样套筒内，（4）称量试样颗粒装填后的试样套筒质量m2，（5）将装填后的试样套筒放入盛有浸润液的容器内充分浸润。
进一步的技术方案是：步骤（3）所述试样颗粒振实装填的密度大于试样颗粒密度的50%。上述的m2和m1用于衡量试样颗粒振实装填的密度大于试样颗粒密度的50%，也用于衡量多个平行试验的试样颗粒振实装填密度之间的偏差。
进一步的技术方案是：所述的浸润液是密度不大于试样颗粒密度，且与试样颗粒有较好浸润性但与试样颗粒不溶解、不反应，低挥发性的单一或混合液体。所述的浸润液可以是植物油，添加浸润剂的水溶液，低粘度硅油。
进一步的技术方案是：浸润液的液面低于试样套筒高度，即试样套筒不完全浸润在浸润液中。
进一步的技术方案是：步骤（5）的浸润时间足够长，使之达到浸润平衡，即浸润后试样套筒重量不再增加。
进一步的技术方案是：用于上述无损制样方法的一种试样套筒由圆筒套管和封底组成，所述的封底连接在所述圆筒套管的底部。
进一步的技术方案是：所述圆筒套管的材质是不与试样颗粒和浸润液反应、有足够强度、不易变形的固体材质。所述圆筒套管的材质可是不锈钢、铝、铜、铁等金属材质，也可以是三醋酸纤维酯、氟橡胶、聚甲基丙烯酸甲酯等高强度的有机高分子材质。
进一步的技术方案是：所述封底的材质是不与试样颗粒和浸润液反应的、浸润液可渗透的网状材料，如尼龙网、布等；所述封底的孔径小于试样颗粒粒径。
本发明的有益效果是：无损制样方法利用毛细现象，采用浸润液占据试样颗粒之间的空隙，不会破碎试样颗粒的晶体颗粒，制样方法简单，消除了颗粒间孔隙对于冲击波感度测试结果的影响，真实反映了试样颗粒特性对于冲击波感度的影响，可以显著区分不同晶体品质的含能晶体颗粒材料的冲击波感度。
附图说明
图1是颗粒材料冲击波感度试验的无损制样方法步骤示意图，其中图1a为试样套筒的示意图，图1b为试样颗粒振实装填在试样套筒的示意图，图1c为试样套管放入浸润液的示意图。
图2是试样颗粒在浸润液中浸润示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的阐述。
如图1所示，本发明提供的颗粒材料冲击波感度试验的无损制样方法主要包括三部分操作内容，一是加工如图1a所示的试样套筒，试样套筒由圆筒套管1和封底5组成，其中圆筒套管1和封底5用胶或其它方式牢固粘接在一起；二是如图1b所示，将散状试样颗粒2振实装填在试样套筒内；三是如图1c所示，将装填好的试样套筒放在盛有浸润液4的容器3中充分浸润。
如图2所示为试样颗粒在浸润液中浸润示意图，由圆筒套管1和封底5组成的试样套筒，装填有试样颗粒2的试样套筒放入盛有浸润液4的容器3中浸润，浸润过程足够长时，由于毛管现象，浸润液4占据试样颗粒2之间的空隙。
实施例1：
下面详述一种颗粒材料冲击波感度试验的无损制样操作实例。采用精拔管45材料，加工内径φ20.00mm±0.01mm，外径φ22.50mm，高40.00mm±0.01mm的圆筒套管1，先用无水乙醇将圆筒套管1擦拭干净，然后在圆筒套管1底部均匀涂抹一层A、B双组分胶，再将封底5孔径不小于1000目的尼龙纱网铺平粘在圆筒套管1的底部，放至烘箱60℃固化2h，降温后取出修剪底部多余的尼龙纱网，制成试样套管。称量其质量记作m1，精确到0.01g。然后将待测的试样颗粒振实装填在试样套筒，再称量其质量记作m2，精确到0.01g，多个平行试验的试样套筒试样颗粒振实密度偏差最大不超过0.04g/cm3。试样颗粒的装填密度大于试样颗粒密度的50%。然后将装填好的试样套筒封底朝下放入盛有菜籽油浸润液的不锈钢盘内，充分浸润。
采取上述的制样方法，进行黑索今（RDX）晶体颗粒不同颗粒密度对冲击波感度的影响试验。RDX晶体颗粒在试样套筒内的装填密度是1.255±0.005g/cm3，隔板试验主发药柱是φ20mm×20mm、密度1.860g/cm3±0.002g/cm3的JO-9159药柱，隔板材料为铝隔板。试验结果（见表1）可以看出，RDX晶体颗粒的隔板厚度随颗粒密度的增加而减小，试验结果表明晶体颗粒内部溶剂包藏或孔隙越多，其冲击波感度越大。
表1颗粒密度对于RDX冲击波感度的影响
  样品编号   颗粒密度(g/cm3)   隔板厚度(mm)
  RDX-1   1.7968   16.5
  RDX-2   1.7979   14.1
  RDX-3   1.7983   13.5
  RDX-4   1.7989   12.2
实施例2：
采用实施例1的无损制样方法，进行奥克托今（HMX）晶体颗粒孪晶缺陷对冲击波感度的影响试验。HMX晶体颗粒在试样套筒内的装填密度是1.30±0.03g/cm3，隔板试验主发药柱是φ20mm×20mm密度1.860g/cm3±0.002g/cm3的JO-9159药柱，隔板材料为铝隔板。试验结果（见表2）表明，在相同颗粒密度下，含孪晶的HMX颗粒的冲击波感度显著增加。
表2孪晶缺陷对于HMX冲击波感度的影响
Figure BDA00002299972300051
采用本发明的颗粒材料冲击波感度试验的无损制样方法能真实的反映试样颗粒特性对于冲击波感度的影响，可以显著区分不同晶体品质含能晶体颗粒材料的冲击波感度。
尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，但并不用以限制本发明，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (10)

1.一种颗粒材料冲击波感度试验的无损制样方法，其特征在于将散状试样颗粒振实装填在试样套筒后，采用浸润液占据颗粒间的孔隙，具体操作步骤如下：（1）根据隔板试验标准方法加工制作满足尺寸要求的试样套筒，（2）称量空的试样套筒质量m1，（3）将待测试的散状试样颗粒振实装填在试样套筒内，（4）称量试样颗粒装填后的试样套筒质量m2，（5）将装填后的试样套筒放入盛有浸润液的容器内充分浸润。
2.根据权利要求1所述的一种颗粒材料冲击波感度试验的无损制样方法，其特征在于步骤（3）所述试样颗粒振实装填的密度大于试样颗粒密度的50%。
3.根据权利要求1所述的一种颗粒材料冲击波感度试验的无损制样方法，其特征在于所述的浸润液是密度不大于试样颗粒密度，且与试样颗粒有较好浸润性但与试样颗粒不溶解、不反应，低挥发性的单一或混合液体。
4.根据权利要求3所述的一种颗粒材料冲击波感度试验的无损制样方法，其特征在于所述的浸润液是植物油，添加浸润剂的水溶液，低粘度硅油中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种颗粒材料冲击波感度试验的无损制样方法，其特征在于步骤（5）所述浸润液的液面低于试样套筒高度。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种颗粒材料冲击波感度试验的无损制样方法，其特征在于所述的无损制样方法适用于单质含能晶体颗粒材料和复合含能颗粒材料的冲击波感度测试隔板试验制样。
7.根据权利要求1一种颗粒材料冲击波感度试验的无损制样方法中用的一种试样套筒，其特征在于由圆筒套管和封底组成，所述的封底固定连接在所述圆筒套管的底部。
8.根据权利要求7所述的试件套筒，其特征在于所述圆筒套管的材质是不与试样颗粒和浸润液反应、有足够强度、不易变形的固体材质。
9.根据权利要求8所述的试件套筒，其特征在于所述圆筒套管的材质是不锈钢、铝、铜、铁、三醋酸纤维酯、氟橡胶、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种。
10.根据权利要求7所述的试件套筒，其特征在于所述封底的材质是不与试样颗粒和浸润液反应的、浸润液可渗透的网状材料，所述封底的孔径小于试样颗粒粒径。
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