RDX 基金屬化炸藥的爆轟反應(yīng)區(qū)參數(shù)測量

郭 偉，曹 威，譚凱元，段英良，宋清官，韓 勇

（中國工程物理研究院化工材料研究所，四川 綿陽 621999）

1 引言

高熱值的鋁（Al）金屬添加劑被用來提高炸藥的做功能力已經(jīng)有一百多年的歷史［1］。Al 在氧化過程中生成氧化鋁（Al2O3）釋放很高的熱量（85 GJ·m-3），而硼（B）氧化時具有更高的體積熱（140 GJ·m-3）；但B 的點火和燃燒比較困難，因此限制了其在炸藥中的應(yīng)用［2］。與Al 一樣，B 表面形成的氧化層會阻止反應(yīng)的持續(xù)進行。與Al2O3的熔點2327 K（沸點3250 K）相比，B2O3的熔點僅為723 K（沸點2338 K）。根據(jù)Glassman 準則［3］，與Al 的氣相燃燒不同的是，B 的燃燒是多相燃燒，而且B 的熔點很高，接近2450 K（沸點3931 K），固態(tài)或液態(tài)B 燃燒時表面會形成液態(tài)的B2O3膜。有研究表明B 與MgH2加入到含鋁炸藥中能夠提高炸藥的輸出能力，此外MgH2的反應(yīng)產(chǎn)物H2O 能夠提高B 和Al 的點火和燃燒性能［4-6］。已有研究表明，添加了Al/B 混合粉的炸藥爆炸能量輸出高于只含有鋁粉的炸藥［7-8］，添加了Al/B/MgH2合金粉的炸藥的爆炸能量輸出和激光點火性能也優(yōu)于只含有鋁粉的炸藥［9?11］。但是相關(guān)研究并沒有對這些新型金屬化炸藥的爆轟反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)進行研究。

ZND（Zel′dovich?Neumann?D?ring）爆轟模型假設(shè)了爆轟波中兩種重要的狀態(tài)，分別為表示初始化學反應(yīng)開始的VN（von Neumann）峰和表示爆轟反應(yīng)結(jié)束 的CJ（Chapman?Jouguet）點［12］。 VN 峰 的 壓 力（pVN）、CJ 點的爆轟壓力（pCJ）、爆轟反應(yīng)區(qū)時間（tCJ）和寬度（XCJ）是描述爆轟過程的重要參數(shù)，對研究炸藥的沖擊起爆過程，確定化學反應(yīng)速率函數(shù)具有重要意義。很多新炸藥的爆轟反應(yīng)區(qū)參數(shù)主要通過計算和模擬獲得，并未進行實驗測量，因此迫切需要開展新型炸藥的爆轟反應(yīng)區(qū)參數(shù)測試。……