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含α-AlH3的HMX 基凝聚相炸药的安全性和爆轰性能

2021-11-01曹少庭金大勇

含能材料 2021年10期

牛 磊,曹少庭,金大勇,高 杰,郭 昕

(西安近代化学研究所,陕西 西安 710065)

1 引言

高能作为混合炸药的永恒追求,一直是混合炸药研究的重点。向混合炸药中添加可燃金属粉能有效提高炸药的能量,调节其能量结构。目前,常用的金属粉有铝粉、硼粉等,这些金属粉普遍存在反应完全性不足、点火温度较高等问题。储氢材料具有较强的反应活性和较高的燃烧热值,可作为高能燃料应用于混合炸药领域[1]。AlH3作为一种高效金属氢化物,由Finholt[2]于1947 年利用LiH 和AlCl3在乙醚溶液中反应首次制得,共有7 种晶型,其中α型最为稳定。α-AlH3晶体密度1.477 g·cm-3,与液态氢(0.071 gH2·cm-3)相比具有更高的储氢密度(0.148 gH2·cm-3)[3],在含能材料领域有广泛的应用前景。

国内外对α-AlH3合成、稳定化及应用开展了广泛的研究[4-9]。近年来,随着俄罗斯、美国在高品质、稳定化α-AlH3方面取得新进展,α-AlH3在含能材料中的应用成为欧美新型含能材料研究领域的重点[10]。α-AlH3释氢规律的研究表明,在高加热速率下α-AlH3可以达到很高的释氢速率,氢的释放受其在晶体中扩散过程控制,Al-H 断裂反应不是控制性因素。α-AlH3点火行为研究表明,其点火温度明显低于微米铝,介于微米铝和纳米铝之间[11]。Luigi T 等[12]研究表明,α-AlH3释氢后为多孔铝结构,具有比同等粒径微米铝更高的比表面积,具有更高的反应活性。Bazyn 等[13]研究了α-AlH3在高温和高压(反射区温度(2650±75)K,压力(0.85±0.05)MPa)激波管中的燃烧行为,指出α-AlH3脱氢在较低温度较短时间(100 μs 量级)完成,释氢后剩余的铝与微米铝燃烧行为相似。

α-AlH3与凝聚相炸药中常用的传统金属粉相比,其显著特点是极高的氢含量,如何将极高的氢含量转化为高毁伤威力,是α-AlH3在高效毁伤领域应用研究的重点。……

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