HMX及PBX颗粒度对撞击摩擦感度的影响试验

于劭钧，赵学峰，文玉史，代晓淦，向 永

(中国工程物理研究院 化工材料研究所, 四川 绵阳 621900)

【化学工程与材料科学】

HMX及PBX颗粒度对撞击摩擦感度的影响试验

于劭钧，赵学峰，文玉史，代晓淦，向 永

(中国工程物理研究院 化工材料研究所, 四川 绵阳 621900)

对HMX、PBX-1及PBX-2三种炸药进行了不同颗粒粒度下的撞击感度试验和摩擦感度试验，结果显示HMX的机械感度随着HMX颗粒度的增加而增加总的趋势；PBX炸药随着颗粒度的提高，摩擦感度略有提高，而撞击感度未发现明显变化。由于粒度不同造成装药密度不同是造成HMX的机械感度颗粒度波动的原因。实验结果可指导确定炸药配方研制中HMX粒度，为制定相应的具体实验工艺提供技术支撑。

撞击感度；摩擦感度；颗粒粒度

在机械感度实验中，样品形态、形貌、颗粒的粒度等物理性能参数对炸药机械感度实验结果有显著影响[1-8]。国内外关于炸药机械感度试验行业标准方法[9-11]对实验样品这些物理性能参数并没有明确规定，仅对粒度范围有一些大致要求。比如对均质炸药和单质炸药的粒度要求为0.2～0.45 mm由于测试送样的粒度差异很大，对样品机械感度试验结果影响较大，甚至不合格。由此，同一配方不同批次产品或同一批次不同取样部位产品的感度实验数据会有很大差别。

为了能够更加科学有效判定炸药机械感度，拟通过一系列不同颗粒度样品的炸药机械感度实验，获得HMX单质炸药颗粒粒度对炸药机械感度结果的影响规律；获得PBX-1、PBX-2混合炸药不同粒度对炸药机械感度结果的影响规律；根据炸药颗粒粒度对炸药机械感度结果的影响规律，对机械感度试验的取样送样规范提出建议，更好地服务于炸药配方研制和炸药生产。

1 试验方法

撞击感度试验在1.8 m落锤仪(秦川机床厂，型号WL-1)上进行，锤重10 000±10 g。用击柱、击套、底座组成一套撞击装置，以25发为一组，并用标准炸药标定合格。

用精度等级为0.1 mg的电子分析天平(品牌METTLER-TOLEDO，型号AL104)称取定量样品，倒入撞击装置中，轻轻转动撞击装置使样品均匀平铺在下击柱的工作表面，装入上击柱，如图1(a)所示。将一组组装好药的撞击装置依次放入落锤仪上，在规定高度下落进行锤击试验。锤击时凡出现试样变色、有气味、冒烟、有爆炸响声或击柱表面有烧蚀痕迹等现象之一者都判为爆，否则判为不爆。记录试验结果，并计算样品的爆炸概率。

摩擦试验是在摆角为90°的摩擦仪(秦川机床厂，型号WM-1)上进行，摆锤重1 500±10 g。由滑柱、导向套组成一套摩擦装置，如图1(b)所示，以25发为一组，并用标准炸药标定合格。

图1 机械感度试验方法示意图

用精度等级为0.1 mg的电子天平称取定量样品，倒入摩擦装置中，轻轻转动摩擦装置使样品均匀地平铺在下滑柱的工作表面上，装入上滑柱。将一组组装好药的摩擦装置依次放入摩擦仪上，在规定压力下进行摩擦试验，试验中凡出现试样变色、有气味、冒烟、有爆炸响声或击柱表面有烧蚀痕迹等现象之一者都判为爆，否则判为不爆。记录试验结果，并计算样品的爆炸概率。

2 结果与讨论

2.1 HMX单质炸药机械感度试验

对于单质HMX炸药，采用原材料进行重结晶，尽量制取缺陷少、符合需求粒度及形状的颗粒。表1为不同粒度HMX机械感度数据。粒度采用欧美克激光粒度分析仪进行测试(型号LS-609)。试验结果为爆炸的照片见图2。

表1 不同粒度HMX炸药机械感度爆炸概率

图2 HMX撞击、摩擦感度试验爆炸后结果照片

依据表1绘制了不同粒度HMX对应的机械感度图，如图3所示，从图中可以看出，HMX粒度在3.12 μm和35 μm时，撞击感度没有明显变化；而从35 μm提高到142.7 μm时，爆炸概率显著变高，从4%变为48%；而从142.7 μm增加到169.9 μm和227 μm时，撞击感度有所降低，当粒度变为441.7 μm和595.4 μm时，撞击感度爆炸概率分别增加到80%和100%。总体上看，撞击感度爆炸概率随着HMX粒度变大而提高。

对于不同粒度的HMX摩擦感度，HMX粒度在3.12 μm、 35 μm和142.7 μm时，摩擦感度没有显著变化，而从169.9 μm到595.4 μm，随着HMX粒度的增加，其摩擦感度也随之显著增加。总体上看，摩擦感度爆炸概率随着HMX粒度增大而提高。

图3 不同粒度HMX对应的机械感度

表2测试的不同粒度HMX炸药晶体密度。晶体密度采用晶体固体密度天平进行测试(品牌为美华仪，型号为MHY-03565)。

表2 不同粒度HMX炸药晶体密度

综合以上试验数据可以看出单质炸药HMX样品选用的是高品质重结晶产物，由表2可见不同粒度HMX的晶体密度基本一致，通过相关文献资料证明高品质HMX晶体内部缺陷少，晶体形状一致性也较高，可见炸药晶体密度、形状、晶体内部缺陷对炸药感度的影响较小，粒度对HMX单质炸药的机械感度爆炸概率的影响非常明显。由于粒度不同的炸药样品装入相同的试验装置中会形成不同的装药密度，这是最终造成HMX的机械感度随着HMX颗粒度的增加而波动增加的原因。

2.2 PBX-2炸药机械感度试验

表3为不同粒度PBX-2机械感度数据。试验结果照片见图4。

表3 不同粒度PBX-2炸药机械感度爆炸概率数据

图4 PBX-2感度试验爆炸后结果照片

依据表3中颗粒度范围的平均值绘制了不同粒度PBX-2对应的机械感度趋势图，如图5。从表3可以看出，PBX-2粒度在0.4～0.6 mm和0.6～0.8 mm时，撞击感度略有增加；而粒度在0.8～0.9 mm时，发生显著变化，撞击感度大幅度降低，从52%变为28%；粒度为0.9～1.0 mm时，撞击感度没有变化，仍为28%；粒度从0.9～1.0 mm增加到1.15～1.5 mm时，撞击感度降低到4%，而当粒度变为1.5～2.5 mm时，撞击感度由4%增加到20%。

对于不同粒度的PBX-2摩擦感度，PBX-2粒度在0.4～0.6 mm 和1.5～2.5 mm变化时，摩擦感度略有提高，没有显著变化，而撞击感度随着PBX-2颗粒度的变化无规律，总体趋势减少。

当PBX-2颗粒度在0.8～1.0 mm之间时可以得到最优的机械感度数据，这样在生产造粒中颗粒度为0.8～1.0 mm对降低PBX-2机械感度有很大的帮助。

图5 不同粒度PBX-2对应的机械感度

2.3 PBX-1炸药机械感度试验

表4为不同粒度PBX-1机械感度数据。

表4 不同粒度PBX-1炸药机械感度爆炸概率数据

依据表4绘制了不同粒度PBX-1炸药对应的机械感度图，如图6所示，从表4中可以看出，PBX-1粒度在0.4～0.6 mm、1.5～2.0 mm时，撞击感度在20%～52%，没有规律。对于不同粒度的PBX-1摩擦感度，其粒度在0.4～0.6 mm到0.6～0.8 mm时，摩擦感度随粒度增加而降低，粒度从1.15～1.5 mm到1.5～2.0 mm时，摩擦感度随粒度增加而增大。当PBX-1颗粒度在0.6～0.9 mm时可以得到最优的机械感度数据，在生产造粒中颗粒度0.6～0.9 mm对降低PBX-1机械感度可能有很大的帮助。

图6 不同粒度PBX-1对应的机械感度

3 结论

本文得到如下结论：

1) 在粒度3.12 μm到595.4 μm变化时，HMX的机械感度随着HMX颗粒度的增加而总体呈增加趋势；

2) PBX-2粒度在0.4～0.6 mm到0.6～0.8 mm变化时和从1.15～1.5 mm到1.5～2.0 mm变化时，随着颗粒度的增加，摩擦感度变化不大，略有提高，而撞击感度总体呈减少趋势；

3) PBX-1粒度在0.4～0.6 mm到1.5～2.0 mm之间时，随着颗粒度的增加，撞击感度在20%～52%之间变化，没有明显的规律。对于不同粒度的PBX-1摩擦感度，其粒度在0.6～0.8 mm、1.5～2.0 mm之间时，摩擦感度随粒度增加呈总体增加趋势。

4) 本文的试验结果可以为炸药配方研制中确定HMX粒度以及在定型炸药PBX-1、PBX-2生产中控制炸药粒度范围提供技术支撑。

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InfluenceofParticleGranularitiesofHMXandPBXonImpactandFrictionSensitivities

YU Shaojun, ZHAO Xu-feng, WEN Yushi, DAI Xiaogan, XIANG Yong

(Institute of Chemical Materials, China Academy of Engineering Physics, Mianyang 621900, China)

In order to study the influence of particle granularities of HMX and PBX on impact and friction sensitivities, impact sensitivity and friction sensitivity trials of three explosives including HMX crystal particles, PBX-1 and PBX-2 were carried out under different grain size. Results show that the sensitivities of HMX crystals increase with the increase of the granularity. For PBX explosive particles, with the improvement of grain size, friction sensitivity increased slightly, and there is no trend of the impact sensitivity can be found. Due to that different particle size of powder samples in the same experiment device can form different charge density; this may be the reason that causes mechanical sensitivity of HMX increased with the increase of HMX particle degree.

impact sensitivity; friction sensitivity; particle granularity

2017-05-10；

2017-06-20

中国工程物理研究院科学技术发展基金项目(2015B0101011)

于劭钧(1972—)，男，主要从事炸药感度测试研究。

文玉史(1983—)，男(壮族)，工学博士，副研究员，主要从事结构分析及含能材料安全性研究。

10.11809/scbgxb2017.10.030

本文引用格式：于劭钧，赵学峰，文玉史，等.HMX及PBX颗粒度对撞击摩擦感度的影响试验[J].兵器装备工程学报，2017(10):147-150.

formatYU Shaojun, ZHAO Xu-feng, WEN Yushi, et al.Influence of Particle Granularities of HMX and PBX on Impact and Friction Sensitivities[J].Journal of Ordnance Equipment Engineering,2017(10):147-150.

TJ55

A

2096-2304(2017)10-0147-04

(责任编辑杨继森)