李昌霖，甘 强，冯长根，胡靖伟，朱双飞，程年寿

（北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室，北京 100081）

1 引言

笼形多硝基化合物六硝基六氮杂异伍兹烷（简称HNIW 或CL-20）［1］是已应用能量最高的单质炸药，由于分子中硝基空间取向和晶格堆积方式不同，常温常压下CL-20 主要存在α、β、γ 和ε 四种晶型，其中ε 晶型密度最大。在极端条件下CL-20 可发生复杂相变反应，导致密度减小或内部缺陷产生，影响其爆轰性能和安全性。实验研究表明，β-CL-20 在高温和高压下发生β→ε 和β→α 相变，γ-CL-20 可由β-和γ-CL-20 转化而成［2］，高温下发生ε→γ［3-5］和α→γ 相变［6］，高压下存在ε→γ［7-8］相变。由于升温速率等实验条件不同，已报道CL-20 相变温度存在一定差异，且实验方法一般只能适用于CL-20 两相体系相变分析，难以考察晶体中分子微观变化。2016 年张力［9］采用分子动力学方法和凝聚态优化分子力场（COMPASS）计算表明，ε-和β-CL-20 相变温度分别为450 K 和490 K，略高于实验值［10］。

2001 年，van Duin 等［11］首次在分子动力学模拟方法中引入键级概念，提出针对碳氢化合物的反应性力场（Reactive Force Field，ReaxFF），2011 年Liu 等［12］对该力场的长程色散作用进行低梯度校正，提出适用于含能材料的ReaxFF-lg 力场，对黑索今（RDX）、奥克托今（HMX）等含能材料计算晶胞参数误差≤1%，已应用于HMX 的热膨胀和相变研究［13］，尚未应用于CL-20高 温 相 变 分析。Wang 等［14］采用ReaxFF-lg 力 场 研 究了ε-CL-20 热分解机理，但常态下计算密度只有1.921 g·cm-3，与实验值（2.035 g·cm-3）［15］偏差较大；Ren等［16］采用ReaxFF-lg力场研究β-CL-20热分解机理，计算密 度 为1.938 g·cm-3，也与实 验 值（1.989 g·cm-3）［17］有一定偏差。

本研究对ReaxFF-lg 力场的价角势能截距进行了修正，计算了ε-、β-和γ-CL-20 的晶胞参数、晶格能和升华焓，采用Birch-Murnaghan 固体状态方程拟合了ε-CL-20 的p-V 状态曲线，验证力场适用性。……