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Abstract

本发明公开了一种高强度钛基纤维炸药，特征是以钛纤维或钛合金纤维作为金属添加物，添加到单质炸药或混合炸药中。其中的纤维可以是钛纤维，也可以是钛合金纤维或钛纤维和钛合金纤维的混合物。本发明充分利用钛纤维及其合金纤维的高强度特性，来提高钛基纤维炸药的力学性能，使得炸药在生产，储存，运输方面安全性得到大大增强，同时使得炸药体积能量密度有了明显提高。

Description

一种高强度钛基纤维炸药
技术领域
本发明属于含能材料以及炸药制造的技术领域，具体涉及一种高强度钛基纤维炸药。
背景技术
在人类近代历史上，炸药在军事，民用方面已经发挥了不可替代的作用。然而，虽然炸药已经发展了许多年，也取得了很大的进步，但在有些方面还有待于改善，提高。比如，如何在有限体积内增加炸药能量来提高炸药效率，怎样提高炸药的力学性能从而提高炸药在生产运输过程中的安全性等。为提高炸药的能量密度，世界各国已经普遍采用的方法是在炸药中加入铝粉。铝粉的加入能提高炸药的爆热，水中气泡能，提高炸药的做功能力。但铝粉的加入也带来一些危害，铝粉的加入在炸药中容易形成热点，使得炸药的感度升高，安全性降低。而且铝粉生产工艺复杂，污染严重，铝粉比表面积大，表面氧化严重，造成能量利用率比较低。而钛经过氧化释放的能量比较高，作为一种含能材料，其加入炸药中能提高能量，而钛的密度为4.54g/cm3，钛的加入能明显提高炸药的体积能量。而在提高炸药的力学性能发面，一般加入的金属都不能使炸药的力学性能得到明显提高。尤其在军用方面，炸药的力学性能较差会导致弹药在储存，运输，发射过程中发生早爆，误爆，造成生命，财产上上不可挽回的损失。而钛及其合金具有高强度的特点，把钛及其合金制成纤维状加入炸药中，能提高炸药的力学性能，使炸药的安全性得到很大的提高，这是一个非常巨大的进步。
发明内容
本发明的目的在于，提供了一种以钛及其合金作为金属添加剂的混合炸药，该炸药能明显增强混合炸药的体积能量密度以及混合炸药的力学性能，提高炸药的安全性。
本发明的技术方案如下：
本发明的高强度钛基纤维炸药，其组成包括钛金属纤维或钛合金金属纤维和炸药，其特征在于，所述的高强度钛基纤维炸药由钛金属纤维或钛合金金属纤维和一般炸药组成。其中钛金属纤维或钛合金金属纤维含量为10％—40％，一般炸药含量为90％—60％，粘结剂含量为1％—10％。
所述的钛合金纤维炸药中的钛合金金属纤维，可以是钛镁合金金属纤维，钛铝合金金属纤维，钛锰合金金属纤维等。
所述的钛基纤维炸药中的金属纤维可以单独使用钛金属纤维，也可单独使用一种钛合金金属纤维，也可由不同种钛合金金属纤维混合，也可采用钛金属纤维和钛合金金属纤维混合使用。
所述的钛金属纤维或钛合金金属纤维是直径为8-50μm的纤维状金属，钛金属纤维或钛合金金属纤维长度可根据所制炸药长度灵活改变，只要保证长度方向远大于直径即可，如可为1—10cm。
所述的炸药是指现有技术中的各类炸药，可以是单质炸药如黑索金，奥克托今，梯恩梯等，也可以是混合炸药如B炸药，硝铵炸药，乳化炸药，水胶炸药等。
所述的粘结剂可以是石蜡，聚酰胺，聚氨酯，硅酮类，聚硝化缩水甘油，聚叠氮缩水甘油醚等。
与现有炸药相比，本发明的高强度钛基纤维炸药，由于加入了高强度的钛金属纤维或钛合金金属纤维，通过实验比较得出炸药的体积能量有了明显的提高。通过实验比较得出钛金属纤维或钛合金金属纤维炸药抗拉性能相比不加金属添加剂的炸药有了很大改善，下面通过实施例做进一步描述。
与传统炸药只关注能量密度不同，本发明的炸药在兼顾能量密度的同时在炸药的力学性能方面有了非常大的进步。该发明的炸药抗拉抗压强度是传统炸药几倍甚至是数十倍。这使得炸药的安全性能有了很大的提高，使得炸药能在更复杂的环境中使用。
应用前景广泛，在炸药的生产，储存，运输中运用，基于安全性能的提高，可以大大降低事故发生率。在军事领域，可有效的避免由于弹药强度问题引发的早爆，误爆的发生，提高整体作战能力。民用领域，针对对炸药要求较高的复杂环境下，该炸药能充分发挥其作用。
附图说明
图1为本发明8微米钛金属纤维示意图；
图2为本发明8微米钛金属纤维与毫米尺比较的示意图。
具体实施方式
实施例1
本实施例的高强度钛基纤维炸药，由以下质量百分比组分制成：钛金属纤维20％，黑索金75％，石蜡5％。其中钛金属纤维直径为8μm，长度2cm，炸药总质量10g，制成的炸药柱直径为1.5cm，高为2.96cm，密度为1.91g/cm3。本实施例的黑索金炸药，由以下质量百分比组分制成：黑索金95％，石蜡5％。质量10克，制成的炸药柱直径为1.5cm，高为3.29cm，密度为1.72g/cm3。
实验采用WDW4100型万能试验机测试该药柱的抗压性能，实验采用控制速度方式加载，加载速度为1mm/min，下表为实验数据。
表1实施例1抗拉抗压性能实验结果
本实施例的高强度钛基纤维炸药，由以下质量百分比组分制成：钛金属纤维20％，黑索金75％，石蜡5％。其中钛金属纤维直径为8μm，长度2cm，制成的炸药柱直径为1.5cm，高为2.96cm，密度为1.91g/cm3。本实施例的黑索金炸药，由以下质量百分比组分制成：黑索金95％，石蜡5％。制成的炸药柱直径为1.5cm，高为2.98cm，密度为1.72g/cm3。实验将传感器与药包放置在同一水平位置处，传感器到药包中心距离为80cm，由数字示波器采集数据，经处理计算出炸药单位体积释放的能量。
表2实施例1炸药体积能量实验结果
由以上数据可知，钛纤维炸药的体积能量增加了33.3％。
实施例2
本实施例的高强度钛基纤维炸药，由以下质量百分比组分制成：钛镁合金金属纤维20％，黑索金75％，石蜡5％。其中钛镁合金金属纤维直径为8μm，长度2cm，炸药总质量10g，制成的炸药柱直径为1.5cm，高为3.06cm，密度为1.85g/cm3。本实施例的黑索金炸药，由以下质量百分比组分制成：黑索金95％，石蜡5％。质量10g，制成的炸药柱直径为1.5cm，高为3.29cm，密度为1.72g/cm3。实验采用WDW4100型万能试验机测试该药柱的抗压性能，实验采用控制速度方式加载，加载速度为1mm/min，下表为实验数据。
表3实施例2抗拉抗压性能实验结果
本实施例的高强度钛基纤维炸药，由以下质量百分比组分制成：钛镁合金金属纤维20％，黑索金75％，石蜡5％。其中钛镁合金金属纤维直径为8μm，长度2cm，制成的炸药柱直径为1.5cm，高为3.02cm，密度为1.85g/cm3。本实施例的黑索金炸药，由以下质量百分比组分制成：黑索金95％，石蜡5％。制成的炸药柱直径为1.5cm，高为3.00cm，密度为1.72g/cm3。下表为实验数据。
表4实施例2炸药体积能量实验结果
由以上数据可知，钛镁合金纤维炸药的体积能量增加了32.5％。
实施例3
本实施例的高强度钛基纤维炸药，由以下质量百分比组分制成：钛铝合金金属纤维20％，黑索金75％，石蜡5％。其中钛铝合金金属纤维直径为8μm，长度2cm，炸药总质量10g，制成的炸药柱直径为1.5cm，高为3.01cm，密度为1.88g/cm3。本实施例的黑索金炸药，由以下质量百分比组分制成：黑索金95％，石蜡5％。质量10g，制成的炸药柱直径为1.5cm，高为3.29cm，密度为1.72g/cm3。实验采用WDW4100型万能试验机测试该药柱的抗压性能，实验采用控制速度方式加载，加载速度为1mm/min，下表为实验数据。
表5实施例3抗拉抗压性能实验结果
本实施例的高强度钛基纤维炸药，由以下质量百分比组分制成：钛铝合金纤维20％，黑索金75％，石蜡5％。其中钛铝合金纤维直径为8μm，长度2cm，制成的炸药柱直径为1.5cm，高为3.01cm，密度为1.88g/cm3。本实施例的黑索金炸药，由以下质量百分比组分制成：黑索金95％，石蜡5％。制成的炸药柱直径为1.5cm，高为3.00cm，密度为1.72g/cm3，下表为实验数据。
表6实施例3炸药体积能量实验结果
由以上数据可知，钛铝合金纤维炸药的体积能量增加了36.6％。
实施例4
本实施例的高强度钛基纤维炸药，经浇铸形成柱状炸药。该浇铸炸药在梯黑呈熔融态时，加入钛镁合金金属纤维，搅拌，尽量使其混合均匀。该浇筑炸药由以下质量百分比组分制成：钛镁合金金属纤维20％，黑索金30％，梯恩梯45％，石蜡5％。其中钛镁合金金属纤维直径为8微米，长度1cm，炸药总质量8.47g。浇筑成的炸药柱直径为1.5cm，高为3.30cm，密度为1.45g/cm3。本实施例的黑索金炸药，由以下质量百分比组分制成：黑索金95％，石蜡5％。质量8.9g，制成的炸药柱直径为1.5cm，高为3.29cm，密度为1.53g/cm3。实验采用WDW4100型万能试验机测试该药柱的抗压性能，实验采用控制速度方式加载，加载速度为1mm/min，下表为实验数据。
表7实施例4抗拉抗压性能实验结果
本实施例的高强度钛基纤维炸药，经浇铸形成柱状炸药。该浇铸炸药在梯黑呈熔融态时，加入钛镁合金金属纤维，搅拌，尽量使其混合均匀。该浇筑炸药由以下质量百分比组分制成：钛镁合金金属纤维20％，黑索金30％，梯恩梯45％，石蜡5％。其中钛镁合金金属纤维直径为8μm，长度1cm。浇筑成的炸药柱直径为1.5cm，高为3.06cm，密度为1.45g/cm3。本实施例的黑索金炸药，由以下质量百分比组分制成：黑索金95％，石蜡5％。制成的炸药柱直径为1.5cm，高为3.05cm，密度为1.53g/cm3，下表为实验数据。
表8实施例4炸药体积能量实验结果
由以上数据可知，钛镁合金纤维浇铸炸药的体积能量增加了20.4％。
本发明上述实例中炸药组分也可选用梯恩梯，奥克托今，B炸药等，金属纤维的长度，直径在一定范围变动都可实现本发明的目的。

Claims (1)

1.一种高强度钛基纤维炸药，其特征在于：由以下质量百分比组分制成：钛金属纤维20％，黑索金75％，石蜡5％，其中钛金属纤维直径为8μm，长度2cm，炸药总质量10g，制成的炸药柱直径为1.5cm，高为2.96cm，密度为1.91g/cm3；
或者，由以下质量百分比组分制成：钛镁合金金属纤维20％，黑索金75％，石蜡5％，其中钛镁合金金属纤维直径为8μm，长度2cm，炸药总质量10g，制成的炸药柱直径为1.5cm，高为3.06cm，密度为1.85g/cm3；
或者，由以下质量百分比组分制成：钛铝合金金属纤维20％，黑索金75％，石蜡5％，其中钛铝合金金属纤维直径为8μm，长度2cm，炸药总质量10g，制成的炸药柱直径为1.5cm，高为3.01cm，密度为1.88g/cm3；
或者，经浇铸形成柱状炸药，该浇铸炸药在梯黑呈熔融态时，加入钛镁合金金属纤维，搅拌，尽量使其混合均匀，该浇筑炸药由以下质量百分比组分制成：钛镁合金金属纤维20％，黑索金30％，梯恩梯45％，石蜡5％，其中钛镁合金金属纤维直径为8微米，长度1cm，炸药总质量8.47g，浇筑成的炸药柱直径为1.5cm，高为3.30cm，密度为1.45g/cm3。
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