靜電放電對爆炸橋絲火工品作用性能影響研究

范文韜(陜西應用物理化學研究所，陜西 西安 710061)

靜電放電對爆炸橋絲火工品作用性能影響研究

范文韜(陜西應用物理化學研究所，陜西 西安 710061)

為了探討靜電放電對火工品性能是否有一定的影響，本文使用儀器模擬靜電放電的過程，刺激橋絲火工品，并用顯微鏡觀察靜電放電對橋絲造成的損傷，還對經過靜電放電處理的火工品的性能進行了進一步的檢測。試驗結果表明，在試驗設計的條件下，靜電放電過程對火工品造成了一定的損傷，該試驗的結果有益于研究人員了解靜電放電對火工品性能的具體影響和產生影響的原因機理。

爆炸橋絲；靜電放電；性能；

隨著科技的不斷進步，高分子新興材料、微型電子器件等在各個行業的應用越來越多，這讓人們越來越認識到靜電的危害。現階段，由于武器系統的安全可靠性要求在不斷提高，火工品應該達到的要求也在不斷提高，對火工品除了要進行靜電放電安全性試驗之外，還要保證試驗的可靠性。美軍就對火工品明確要求要進行靜電刺激，并保證靜電刺激后，火工品仍然是安全可靠地。由于這項要求的提出，美國選取了3種高能熱橋絲起爆器和4種不同類型的爆炸橋絲火工品，分別進行了靜電刺激的試驗，對比了前后火工品的性能變化，試驗結果表明靜電放電刺激會影響火工品的一些性能，如正常的發火脈沖無法發火成功等。由此可知，靜電放電會一定程度的影響火工品作用性能，但是這一方面所帶來的安全隱患還沒有引起專業人員的足夠關注和重視，甚至相關的文獻報道和研究都十分的缺少。正是因為如此，靜電放電是否會影響火工品的性能是值得專業人員去研究探討的的一個重要問題，為了分析發生性能變化的原因。本文使用了靜電放電模擬發生器，來刺激某爆炸橋絲火工品，并使用顯微鏡觀察了靜電放電前后火工品橋絲形狀和性能的變化，最后以試驗的結果作為基礎，分析了靜電放電為什么會影響火工品作用性能的原因。該項試驗有益于人們認識和了解靜電放電是如何影響火工品的性能的、只有在充分了解靜電放電對火工品安全的影響的基礎上，才能有效的預防和解決問題，具有重要的意義。

1 設計實驗方法

1.1 選擇樣品

選擇使用錫焊方式焊接而成的橋絲作為樣品，具體采用的橋絲材料為Ni80Cr20（6J20），選擇的橋絲半徑為6μm，電阻在8Ω左右。

1.2 采用ESD模擬電路

由于不同的放電場合會導致ESD模擬電路的電路形式和所設置的參數各異。我們黨的試驗所采用的放電電路是根據《火工品試驗方法：靜電放電試驗》的要求來搭建的，可以較為精準的代替人體靜電，來試驗人體靜電對火工品會產生什么樣的效果。

1.3 試驗的具體操作方案

將電極的橋絲焊好，不要裝入藥劑。讓電極在室溫下進行靜電放電，放電再后測量電極中的橋絲電阻，并使用顯微鏡來觀察橋絲的表觀是否發生變化。

2 試驗結果和所總結的規律

2.1 靜電放電對橋絲的電阻值有一定的影響作用

（1）在放電電壓升高，樣品不變的試驗中我們可以發現，電壓在15kV以下的時候，橋絲電阻的變化不明顯，當電阻增加到20kV之后，橋絲電阻就出現額較大的變化，具體變現為以百分之2到百分之4的幅度下降。

（2）在電壓不變而樣品改變的試驗中我們可以發現，用10kV的電壓對樣品進行8次靜電放電，我們可以發現楊平在第一次放電后電阻就會明顯下降，一般下降為百分之一左右，之后電阻值基本不再變化。對另一個樣品以20kV電壓進行試驗，和上一個試驗同樣，第一次放電后電阻會相對的下降，之后電阻不再大幅度變化。

2.2 用顯微鏡觀察靜電放電后的橋絲，觀察期外貌，發現外貌有規律性的變化

彎曲的橋絲在靜電放電后，弧度減小。有的橋絲還會小范圍的發生波浪狀的變形，變成波的形狀。橋絲的形態的變化還會和放電前橋絲本身的形態有聯系，放電后，不同形態的橋絲相應的發生不同的變形，但具有較為普遍規律，就是變直，變短。

3 對試驗現象的解釋分析

3.1 對橋絲形狀變化、電阻變化的原因分析

電阻大小降低的現象，有2方面的原因：

（1）由于橋絲外觀的變化，導致電阻降低。在靜電沖擊后橋絲兩有變直的傾向。橋絲由彎曲變直以后，焊點之間橋絲的距離變短，那么橋絲的橫截面肯定變大了。而橋絲之所以會變直變粗，是因為靜電放電過程中，橋絲放出熱量，溫度上升，使橋絲變軟，硬度下降，內應力減小，橋絲的形狀變的平直，放電結束以后，橋絲冷卻收縮，變的更加粗直。

（2）橋絲在生產過程中，會經過由熱到冷的過程，會發生變形。而冷變形會引起橋絲晶格變化，使晶格中出現空心、原子發生置換，甚至是原子錯位、晶體彎曲等，這些變化都會引起電阻率升高。但是當溫度退卻的時候，晶格趨于穩定形態，畸變減少，原子更加有序的排列，使電阻率下降。靜電放電和后者的原理一致，因此橋絲電阻率會有一定幅度的降低。

4 結語

靜電放電對火工品性能是有一定的影響的，對火工品的中橋絲的電阻和形狀都會產生一定的影響。在靜電放電前后的變化以及變化的原因如下：

（1）當靜電放電的電壓超過15KV時，橋絲電阻會比較明顯的降低。

（2）電阻降低的主要原因是：靜電放電后，橋絲的形態變直，焊點間的橋絲距離變短，橫截面積變大；靜電放電使橋絲放出熱量，溫度升高，是一種熱處理，導致橋絲因為冷變形而產生的晶格變形等缺陷變少，導致橋絲電阻率降低。

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