基于X 射線顯微CT 的PBX 熱沖擊損傷特征

楊存豐，田 勇，張偉斌，張 催，肖 盼

（中國(guó)工程物理研究院化工材料研究所，四川 綿陽(yáng) 621900）

0 引言

高聚物黏接炸藥（polymer bonded explosive，PBX）是由單質(zhì)炸藥晶體和高聚物黏結(jié)劑等組成的混合炸藥，具有顆粒高度填充、非均相的結(jié)構(gòu)特征。PBX廣泛應(yīng)用于各類武器，具有結(jié)構(gòu)承載、爆轟破壞等重要功能。PBX 制造過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生微裂紋、微空隙等初始損傷［1-3］，同時(shí)在復(fù)雜的服役環(huán)境條件下，PBX 承受力、熱等載荷作用，初始損傷進(jìn)一步擴(kuò)展并產(chǎn)生新的損傷。損傷使PBX 的力學(xué)性能劣化、安全性能和爆轟性能降低［4-5］，影響武器可靠性。

為掌握PBX 在溫度載荷作用下的損傷機(jī)制，研究人員綜合運(yùn)用數(shù)值模擬［6-7］以及聲發(fā)射［6-7］、超聲［8-10］、光學(xué)顯微 鏡和掃描電鏡［11-13］、工業(yè)CT［11-14］等技術(shù)手段，研究了PBX 的熱損傷行為，對(duì)熱損傷機(jī)理研究有了一定的認(rèn)識(shí)。其中聲發(fā)射和超聲方法通過(guò)PBX 損傷的聲發(fā)射和超聲特征信號(hào)表征損傷，難以直觀地表征損傷形態(tài)特征。光學(xué)顯微鏡和掃描電鏡方法主要表征PBX 的表面損傷，觀測(cè)視野小且取樣具有破壞性。X 射線顯微CT 具有微米尺度分辨、三維層析成像的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，可以無(wú)損地透視樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)并精確地定量表征其結(jié)構(gòu)與損傷的三維形態(tài)特征，為PBX 損傷研究提供了重要的技術(shù)支持［15］。

熱應(yīng)力是導(dǎo)致PBX 損傷的最常見(jiàn)的和最主要的形式，其中溫度沖擊最容易使PBX 產(chǎn)生損傷［12］，由此抗熱沖擊性能在PBX 的設(shè)計(jì)和應(yīng)用中受到廣泛關(guān)注。但目前相關(guān)研究主要采用PBX 柱形結(jié)構(gòu)作為研究對(duì)象，而對(duì)PBX 炸藥半球形結(jié)構(gòu)研究較少，PBX 柱形結(jié)構(gòu)和球形結(jié)構(gòu)的溫度沖擊響應(yīng)存在明顯差異，同時(shí)PBX構(gòu)型尺寸影響其溫度沖擊過(guò)程的熱應(yīng)力分布?！?br>