CN112255079A - 一种具有热点效应的惰性模拟炸药、制备方法及应用 - Google Patents

一种具有热点效应的惰性模拟炸药、制备方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种具有热点效应的惰性模拟炸药、制备方法及应用,该具有热点效应的惰性模拟炸药中包括双碳糖,所述的双碳糖的占所述的具有热点效应的惰性模拟炸药的重量百分数≥70%。优选的,以重量份数计,由以下原料组成:双碳糖为95%,石蜡为2.5%,硬脂酸为2.5%。本发明的具有热点效应的惰性模拟炸药为一种新型惰性模拟炸药材料,该新型惰性模拟炸药材料的特征在于其在力学加载下会在局部位置形成棕色和黄色的色斑,可作为含能材料安全性研究的代用材料。本发明的具有热点效应的惰性模拟炸药在力学加载下会在局部位置形成棕色和黄色的色斑,类似于炸药的热点。这种热点效应现象可作为含能材料安全性研究的代用材料。

Description

一种具有热点效应的惰性模拟炸药、制备方法及应用
技术领域
本发明属于新型炸药领域,涉及高能炸药的安全性研究,具体涉及一种具有热点效应的惰性模拟炸药、制备方法及应用。
背景技术
由于实验手段的局限性,对高能炸药在复杂力学加载下的应力集中特征的实验研究较为缺乏。劳伦斯·利弗摩尔(LawrenceLivermore)国家实验室的Reynolds将粉状糖和粒状糖置于粒度为120μm和180μmSi/C砂纸上,并用落锤对其进行撞击加载。研究人员对实验结束后的的样品进行显微镜分析,在试验样品中观测到了黄色和棕色的“热点”。剑桥大学的Grantham等研究塑性粘结糖在高应变率加载下的力学性能,研究人员对塑性粘结糖和粘结剂聚丁二烯(Hydroxyl terminated polybutadiene,HTPB)在加载应变率为2000s-1以及不同温度范围(-80℃~22℃)下进行了力学性能研究,并根据实验结果建立了塑性粘结糖的本构关系,研究人员认为该本构关系也适于混合炸药。
目前国内的惰性模拟炸药只能反映真实炸药密度、质量等参数,比如常用的硫酸铵基炸药代用材料,但硫酸铵基的炸药代用材料在撞击过程中没有热点效应,无法反映炸药在力学加载下的应力集中特征。在工程应用中,此类惰性模拟炸药存在一些无法解决的实验盲点,比如,常见的侵彻战斗部装药提前发生爆燃的问题,研究人员没有可靠的试验手段来准确判定战斗部在侵彻过程中的应力集中特征,进而做出针对性的设计,而新型惰性模拟炸药对这类问题的解决非常有意义。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于,提供一种具有热点效应的惰性模拟炸药、制备方法及应用,解决现有技术中的惰性模拟炸药无法反映炸药在力学加载下的应力集中特征,导致惰性模拟炸药在安全性研究以及工程应用中的作用具有局限性的技术问题。
为了解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案予以实现:
一种具有热点效应的惰性模拟炸药,该具有热点效应的惰性模拟炸药中包括双碳糖,所述的双碳糖的占所述的具有热点效应的惰性模拟炸药的重量百分数≥70%。
本发明还具有如下技术特征:
具体的,以重量份数计,由以下原料组成:双碳糖为70%~95%,石蜡为2%~3%,硬脂酸为2%~3%,余量为辅助材料,原料的重量份数之和为100%。
具体的,以重量份数计,由以下原料组成:双碳糖为95%,石蜡为2.5%,硬脂酸为2.5%。
本发明还保护如上所述的具有热点效应的惰性模拟炸药的制备方法,该方法按照以下步骤进行:
步骤一,原料准备:
将双碳糖粉用20目筛子过筛,装入容器内。准备石蜡和硬脂酸;
步骤二,造型粉制造过程:
步骤201,按照模拟药的配比称取双碳糖、石蜡和硬脂酸备用;
步骤202,将称量好的双碳糖倒入搅拌锅加热至80℃,并搅拌50分钟;
步骤203,分别将称量好的石蜡和硬脂酸加热至80℃,使之完全熔化;
步骤204,将已熔化的石蜡和硬脂酸倒入搅拌锅内与双碳糖混合,并搅拌30分钟;
步骤205,将混合均匀的物料晾晒、烘干;
步骤206,用20目筛子将物料过筛;
步骤207,将混合均匀的物料装入包装箱内;
步骤三,压制:
通过压机和压药模具将造型粉压制成所需要的形状。
本发明还保护双碳糖用于制备具有热点效应的惰性模拟炸药的应用。
本发明与现有技术相比,具有如下技术效果:
(Ⅰ)本发明的具有热点效应的惰性模拟炸药为一种新型惰性模拟炸药材料,该新型惰性模拟炸药材料的特征在于其在力学加载下会在局部位置形成棕色和黄色的色斑,可作为含能材料安全性研究的代用材料。
(Ⅱ)由于炸药的易爆、易燃性,很难开展其在复杂受力状态下的力学性能研究,其应力集中特征的形成过程无法进行回归性研究。因此,本发明研制了一种既能反映炸药力学性能又具有热点效应,并且不会发生爆炸的惰性模拟炸药材料,对解决这类问题有重要意义。
(Ⅲ)本发明的具有热点效应的惰性模拟炸药在力学加载下会在局部位置形成棕色和黄色的色斑,类似于炸药的热点。这种热点效应现象可作为含能材料安全性研究的代用材料。
(Ⅳ)本发明的炸药可用于研究炸药在复杂受力状态下的安全性试验研究。
附图说明
图1为本发明的新型惰性模拟炸药药柱。
图2为实施例1的新型惰性模拟炸药药柱在力学加载之前的表面显微图片。
图3为实施例1的新型惰性模拟炸药药柱在力学加载之后的表面显微图片。
以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
需要说明的是,本发明中所涉及的原料如无特殊说明,均为现有技术中已知的原材料。
需要说明的是,本发明中的双碳糖为现有技术中已知的双碳糖,可以在市场上购得。
需要说明的是,本发明中的辅助材料为本领域常用的已知辅助材料,例如微米级金刚砂等,本发明的具有热点效应的惰性模拟炸药中可以添加辅助材料改变其密度等参数。
遵从上述技术方案,以下给出本发明的具体实施例,需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例,凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
实施例1:
本实施例给出一种具有热点效应的惰性模拟炸药,以重量份数计,由以下原料组成:双碳糖为95%,石蜡为2.5%,硬脂酸为2.5%。
本实施例的所述的具有热点效应的惰性模拟炸药的制备方法,该方法按照以下步骤进行:
步骤一,原料准备:
将双碳糖粉用20目筛子过筛,装入容器内。准备石蜡和硬脂酸;
步骤二,造型粉制造过程:
步骤201,按照模拟药的配比称取双碳糖、石蜡和硬脂酸备用;
步骤202,将称量好的双碳糖倒入搅拌锅加热至80℃,并搅拌50分钟;
步骤203,分别将称量好的石蜡和硬脂酸加热至80℃,使之完全熔化;
步骤204,将已熔化的石蜡和硬脂酸倒入搅拌锅内与双碳糖混合,并搅拌30分钟;
步骤205,将混合均匀的物料晾晒、烘干;
步骤206,用20目筛子将物料过筛;
步骤207,将混合均匀的物料装入包装箱内;
步骤三,压制:
通过压机和压药模具将造型粉压制成所需要的形状。
具体的,按照基础配方设计,遵照工艺流程制作过程并压制成如图1所示的样品。经过落锤撞击试验,压制成Ф40×20mm的柱状体,经过大落锤进行撞击加载(落锤重400kg,落高0.5m)。用电子显微镜对撞击前后的样品表面进行显微观测。获得的表面图片如图3所示。从图3中可以看出,本实施例的新型惰性模拟炸药具有明显的热点效应现象。
通过对不同工况下的“热点”数目统计,可用于评价炸药的应力集中特征,表1是不同落锤高度下的热点数目统计。
表1不同工况下的热点数目统计
Figure BDA0002696456260000051
本实施例即为双碳糖用于制备具有热点效应的惰性模拟炸药的应用。
实施例2:
本实施例给出一种具有热点效应的惰性模拟炸药,以重量份数计,由以下原料组成:双碳糖为70%,石蜡为2%,硬脂酸为2%,,余量为辅助材料,原料的重量份数之和为100%。
其中,辅助材料为微米级金刚砂(<100μm)。
本实施例的所述的具有热点效应的惰性模拟炸药的制备方法与实施例1基本相同,区别在于在搅拌锅中加入辅助材料。
具体的,按照基础配方设计,遵照工艺流程制作过程并压制成如图1所示的样品。经过落锤撞击试验,压制成Ф40×20mm的柱状体,经过大落锤进行撞击加载(落锤重400kg,落高0.5m)。用电子显微镜对撞击前后的样品表面进行显微观测,同样也可以看出,本实施例的新型惰性模拟炸药具有明显的热点效应现象。
本实施例即为双碳糖用于制备具有热点效应的惰性模拟炸药的应用。
实施例3:
本实施例给出一种具有热点效应的惰性模拟炸药,以重量份数计,由以下原料组成:双碳糖为80%,石蜡为3%,硬脂酸为3%,,余量为辅助材料,原料的重量份数之和为100%。
本实施例中,辅助材料与实施例2中的辅助材料相同。
本实施例的所述的具有热点效应的惰性模拟炸药的制备方法与实施例2基本相同。
具体的,按照基础配方设计,遵照工艺流程制作过程并压制成如图1所示的样品。经过落锤撞击试验,压制成Ф40×20mm的柱状体,经过大落锤进行撞击加载(落锤重400kg,落高0.5m)。用电子显微镜对撞击前后的样品表面进行显微观测,同样也可以看出,本实施例的新型惰性模拟炸药具有明显的热点效应现象。
本实施例即为双碳糖用于制备具有热点效应的惰性模拟炸药的应用。
对比例1:
本对比例给出一种惰性模拟炸药,以重量份数计,由以下原料组成:双碳糖为65%,石蜡为2.5%,硬脂酸为2.5%,余量为辅助材料,原料的重量份数之和为100%。
本对比例中,辅助材料与实施例2中的辅助材料相同。
本对比例的所述的惰性模拟炸药的制备方法与实施例2基本相同。
具体的,按照基础配方设计,遵照工艺流程制作过程并压制成如图1所示的样品。经过落锤撞击试验,压制成Ф40×20mm的柱状体,经过大落锤进行撞击加载(落锤重400kg,落高0.5m)。用电子显微镜对撞击前后的样品表面进行显微观测。本对比例的新型惰性模拟炸药没有明显的热点效应现象。

Claims (8)

1.一种具有热点效应的惰性模拟炸药,其特征在于,该具有热点效应的惰性模拟炸药中包括双碳糖,所述的双碳糖的占所述的具有热点效应的惰性模拟炸药的重量百分数≥70%。
2.如权利要求1所述的具有热点效应的惰性模拟炸药,其特征在于,以重量份数计,由以下原料组成:双碳糖为70%~95%,石蜡为2%~3%,硬脂酸为2%~3%,余量为辅助材料,原料的重量份数之和为100%。
3.如权利要求1所述的具有热点效应的惰性模拟炸药,其特征在于,以重量份数计,由以下原料组成:双碳糖为95%,石蜡为2.5%,硬脂酸为2.5%。
4.一种如权利要求1至3任一权利要求所述的具有热点效应的惰性模拟炸药的制备方法,其特征在于,该方法按照以下步骤进行:
步骤一,原料准备:
将双碳糖粉用20目筛子过筛,装入容器内。准备石蜡和硬脂酸;
步骤二,造型粉制造过程:
步骤201,按照模拟药的配比称取双碳糖、石蜡和硬脂酸备用;
步骤202,将称量好的双碳糖倒入搅拌锅加热至80℃,并搅拌50分钟;
步骤203,分别将称量好的石蜡和硬脂酸加热至80℃,使之完全熔化;
步骤204,将已熔化的石蜡和硬脂酸倒入搅拌锅内与双碳糖混合,并搅拌30分钟;
步骤205,将混合均匀的物料晾晒、烘干;
步骤206,用20目筛子将物料过筛;
步骤207,将混合均匀的物料装入包装箱内;
步骤三,压制:
通过压机和压药模具将造型粉压制成所需要的形状。
5.双碳糖用于制备具有热点效应的惰性模拟炸药的应用。
6.如权利要求5所述的应用,其特征在于,所述的双碳糖的占所述的具有热点效应的惰性模拟炸药的重量百分数≥70%。
7.如权利要求6所述的应用,其特征在于,以重量份数计,由以下原料组成:双碳糖为70%~95%,石蜡为2%~3%,硬脂酸为2%~3%,余量为辅助材料,原料的重量份数之和为100%。
8.如权利要求6所述的应用,其特征在于,以重量份数计,由以下原料组成:双碳糖为95%,石蜡为2.5%,硬脂酸为2.5%。
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