用彈簧探針法測試含硼鋁炸藥的爆轟性能

李興隆，劉清杰，宋清官，高大元，鄭保輝，曹 威，肖 春，譚凱元

(1. 中國工程物理研究院化工材料研究所，四川 綿陽 621900; 2. 中國工程物理研究院安全彈藥研發中心，四川 綿陽 621900)

用彈簧探針法測試含硼鋁炸藥的爆轟性能

李興隆1,2，劉清杰1,2，宋清官1,2，高大元1,2，鄭保輝1，曹 威1,2，肖 春1，譚凱元1,2

(1. 中國工程物理研究院化工材料研究所，四川 綿陽 621900; 2. 中國工程物理研究院安全彈藥研發中心，四川 綿陽 621900)

為探索硼鋁復合粉在熱固PBX中的應用，以HMX為基，加入氧化劑高氯酸銨(AP)、硼鋁復合粉和聚氨酯黏結劑，設計和制備了6種配方的含硼鋁炸藥；分別制備3種帶殼體及3種不帶殼體的Φ50mm含硼鋁炸藥柱；用彈簧探針法測試了無殼體藥柱和帶殼體藥柱的爆速，分別用經驗公式和相對凹坑深度法計算了爆壓，討論了硼鋁復合粉含量對其爆轟性能的影響。結果表明，炸藥GH-4、GH-5和GH-6用手工澆注成型，Φ50mm×150mm炸藥柱密度在1.530～1.570g/cm3之間，爆速在6.900～7.400mm/μs之間，爆壓約19GPa，適用于含硼鋁炸藥配方篩選；炸藥PF-1、PF-2和PF-3用真空振動澆注成型，Φ50mm×110mm炸藥柱密度約1.693g/cm3，爆速在7.800～8.000mm/μs之間，爆壓約24GPa。炸藥PF-3中含質量分數20%、硼鋁質量比1∶1的復合粉，含金屬炸藥的組合效應使少量硼鋁復合粉在反應區參加反應，其爆速和爆壓值較其他配方高，表明彈簧探針法可作為炸藥爆速測試的一種補充電測法，在無法實施銅箔探針法的情況下，可以考慮用彈簧探針法。

含硼鋁炸藥；彈簧探針法；爆速；爆壓

引 言

活性金屬在含能材料中的運用能夠快速有效提高其作功能力和爆炸威力[1-2]。但在含能材料中加入金屬粉后，其機械感度增加，特別是在HMX、AP和黏結劑組成的體系中加入鋁粉、硼粉及硼鋁復合粉后，其機械感度增加更多。含硼鋁炸藥在制備和加工過程中，不可避免地要發生摩擦、擠壓和切削等作用，機械感度的高低是決定其能否安全使用的關鍵因素之一[3-4]。采用鈍化HMX和AP、減少硼鋁復合粉的形貌缺陷、相對增加黏結劑的含量可降低含硼鋁炸藥的機械感度，使其達到PBX炸藥柱制備和機加的安全要求。

在含硼鋁炸藥研制過程中，其爆速和爆壓是需要測試的基本爆轟性能參數。傳統的炸藥爆速測試方法包括道特里什法[5]、電探針測時儀法[6-7]、光纖測時法[8]、高速攝影法[9]等。其中，使用的電探針有銅箔探針和彈簧探針。銅箔探針法需要將成型炸藥件加工成小藥柱，在多個炸藥柱之間嵌入電探針；彈簧探針法是將電探針安裝在成型藥柱的側面位置，合金探針接觸部位為半球型點接觸，其優點是有機玻璃探針支架和彈簧探針安裝方便，測量間距和探針數量可調、響應快，測試精度滿足使用要求，是炸藥爆速測試的一種補充電測法。中物院流體物理研究所已將彈簧探針法用于炸藥球面爆轟波形精密測量以及TATB基非理想炸藥爆速測量中，獲得較佳的試驗結果[10-11]。

本研究對設計和制備的3種無殼體和3種帶殼體Φ50mm含硼鋁炸藥柱，用彈簧探針法測試了其爆速，分別用經驗公式和相對凹坑深度法計算了爆壓，獲得理想的試驗和計算結果，為制備低感高能的含硼鋁炸藥提供了理論和試驗依據。

1 實 驗

1.1 材料與儀器

HMX，甘肅白銀銀光化學材料有限公司，質量分數99.9%，粒徑6.7μm；鈍化HMX，中國工程物理研究院化工材料研究所，粒徑約20～30μm；AP，大連氯酸鉀廠，分析純，質量分數99.5%，粒徑約200μm；鈍化AP，中國工程物理研究院化工材料研究所，粒徑200μm；Al粉，遼寧鞍鋼實業微細鋁粉有限公司，分析純，質量分數99%，粒徑約1～5μm；B粉，河北保定硼達新材料科技有限公司，分析純，質量分數99.9%，粒徑約1～5μm；B/Al復合粉，河北保定硼達新材料科技有限公司，復合粉中B粉質量分數分別為50%、30%，粒徑約5～20μm；端羥基聚異丁烯(HTPB)，洛陽黎明化工研究院，平均相對分子質量2000，羥值0.76mmoL/g。

爆速測量儀由3部分組成：WaveSurfor44Xs-A數字示波器，美國力科公司；半球形針頭彈簧電探針，外徑0.7mm，昆山柏越電子有限公司；有機玻璃探針支架，綿陽鑫工機械有限公司。

1.2 樣品制備

設計和制備的6種含硼鋁炸藥配方(質量分數)見表1。

表1 含硼鋁炸藥配方

注：1號B/Al復合粉中，B質量分數為50%；2號B/Al復合粉中，B質量分數為30%。

根據表1設計的配方，稱取一定量的鈍化HMX、Al、硼鋁復合粉和黏結劑，配方總質量約2.8kg。經過配料、升溫熔化和攪拌均勻后制成藥漿，在真空振動澆注機上依次裝入一批Φ50mm×110mm(壁厚5mm)的金屬模具中。然后在50℃下固化120h，冷卻至室溫開模，無殼體樣品見圖1(a)，其裝藥密度由排水法測量。

根據表1設計的配方，稱取一定量的鈍化HMX、AP、Al、硼鋁復合粉和黏結劑，配方總質量約500g。經過配料、升溫熔化和攪拌均勻后制成藥漿，人工裝入Φ50mm×150mm(壁厚2mm)纖維管中。然后在50℃下固化120h，帶殼體樣品見圖1(b)，其裝藥密度根據裝藥質量和體積計算。

圖1 含硼鋁炸藥樣品Fig.1 Samples of explosives containing B/Al

1.3 測試方法

爆速電測法原理是利用炸藥爆轟波陣面電離產物的導電特性，用電探針和示波器測定爆轟波在一定長度炸藥柱中傳播的時間，計算獲得樣品的爆速[12]。本研究測試方法使用彈簧電探針，安裝在藥柱的側面位置，探針材料為合金，針頭為半球形，針尾有長8mm的彈簧，其功能使針頭緊密接觸被測部位。裝配時，在成型炸藥柱的側面下端沿軸向固定長110mm有機玻璃探針支架，支架上加工有7個Φ0.7mm相距15mm的通孔，用于精確裝配彈簧探針，彈簧探針導線通過網絡板與示波器連接。然后，將藥柱底面固定在Φ120mm×50mm 45號鋼鑒證板中心位置。傳爆藥尺寸為Φ40mm×20mm藥柱，用8號工業雷管從頂端起爆，試驗裝置照片見圖2。

圖2 彈簧探針法裝置照片Fig.2 Device photographs of sping electric pin method

含硼鋁炸藥試樣被8號雷管和傳爆藥引爆后，經過一段距離的傳播達到穩定爆轟，爆轟波到達彈簧探針頭部位置時導通的電信號傳遞到示波器，在示波器中依次記錄波形圖。根據波形圖獲得各探針之間爆轟波傳播的距離和時間，由公式組(1)計算爆速。

(1)

式中：l為相鄰兩探針之間的距離，15mm；Δti為第i個探針獲得波形圖起始時刻與第i+1探針獲得波形圖起始時刻之間的時間差，μs；Di為第i個探針與第i+1探針之間炸藥柱的爆速，mm/μs；L為第一個至第七個探針間的距離，90mm；Δt為第一個探針獲得波形圖起始時刻與第七個探針獲得波形圖起始時刻之間的時間差，μs；Dmean為炸藥柱的平均爆速，mm/μs。

爆壓用經驗公式計算[13]，也可以通過鑒證板上的相對凹坑深度與爆壓之間的關系曲線計算，并可用來評價含金屬炸藥的作功能力[14-15]。

2 結果與討論

2.1 無殼體炸藥的爆速和爆壓

成型炸藥柱PF-1、PF-2和PF-3尺寸均為Φ50mm×110mm，有機玻璃探針支架長度為110mm，需使用2個藥柱才能使爆轟波傳遞到第一個彈簧探針位置時達到穩定。由示波器記錄的波形圖見圖3，鑒證板照片見圖4。

圖3 彈簧探針法測試得到的無殼體炸藥的爆轟波波形圖Fig.3 Measurement waveforms of explosives without shell by spring electric pin method

用電探針法測量炸藥的爆速時，對示波器記錄脈沖曲線的讀取原則都是取波形圖起始時刻，即爆轟波陣面導通電探針的時刻，沒有考慮后續脈沖上升前沿的變化，通過一個或多個波形圖的時間差計算爆速。由圖3波形圖獲得各探針之間爆轟波傳播的時間，用公式組(1)計算獲得的爆速見表2。

表2 無殼體炸藥的爆速測試結果

炸藥PF-1、PF-2和PF-3的區別在于硼粉和鋁粉的含量不同，但金屬粉總質量分數為20%。樣品制備為公斤級，熔融藥漿經真空振動澆注成型，固化開模后其成型炸藥柱的外觀質量較好，肉眼觀察無缺陷。炸藥PF-1和PF-2密度為1.693g/cm3，炸藥PF-3密度為1.694g/cm3，表明真空振動澆注工藝能獲得均勻性較佳的含硼鋁炸藥裝藥。

硼的質量燃燒熱相當于鋁的兩倍，但硼粉的點火和燃燒特性較差，配方設計思路是使用硼鋁復合粉，由鋁粉燃燒帶動硼粉燃燒，通過組合效應使部分硼鋁復合粉在反應區參加反應，且在二次燃燒反應中釋放出較大的后效作功能力[16]。本研究使用硼鋁質量比1∶1的復合粉，用掃描電鏡(SEM)觀測其微區外觀形貌，獲得微米尺度下的SEM照片見圖5。

圖5 硼鋁復合粉的SEM照片Fig.5 SEM photograph of B/Al compound powder

從圖5可知，在球形Al粉的表面包覆著許多小尺寸的無定性片狀硼粉，硼鋁復合粉顆粒粒徑約20μm。若硼鋁復合粉在爆轟反應區部分參加反應，則對爆速有貢獻；若硼鋁復合粉與爆轟產物反應，則對作功能力有貢獻。從表2可知，炸藥PF-1是含鋁炸藥，爆速僅7.833mm/μs；炸藥PF-2含質量分數12%的硼鋁復合粉，爆速增加至7.959mm/μs；炸藥PF-3含質量分數20%的硼鋁復合粉，爆速達到8.018mm/μs，這是因為含硼鋁炸藥的組合效應使少量硼鋁復合粉在反應區參加反應，使其爆速增加，而且硼鋁復合粉含量越高，其爆速增加越大。根據經驗公式(2)計算炸藥PF-1、PF-2和PF-3的爆壓，計算結果見表3。

(2)

式中：ρ0為炸藥柱的密度，g/cm3；γ為含硼鋁炸藥的多方指數；p1為炸藥柱爆壓的計算值，GPa。其中，γ取值參考文獻[17]中用VLWR爆轟程序計算RDX基含鋁炸藥的爆轟性能參數獲得的多方指數，其γ值與鋁粉的最終反應產物有關，在2.98～3.45之間。綜合考慮，本研究含硼鋁炸藥多方指數取3.2。

從圖4可知，鑒定板上均有較深的凹坑，表明設計和制備的含硼鋁炸藥均具有良好的起爆傳爆性能。用已知爆壓的Φ50mm×50mmTNT、鈍化RDX、PBX-1和PBX-2炸藥藥柱進行板痕試驗，鑒證板尺寸為Φ120mm×50mm的45號鋼。以TNT的凹坑深度h0=6.189mm為基準，獲得爆壓與相對凹坑深度(B%=h×100/h0)之間的關系曲線見圖6，其線性擬合方程見式(3)。

p2=0.26945B-7.4097

(3)

式中：B為鑒證板凹坑深度的相對值，%；p2為爆壓的測量值，GPa。用公式(3)計算炸藥PF-1、PF-2和PF-3的爆壓，其計算結果也列于表3中。

圖6 爆壓與相對凹坑深度關系曲線Fig.6 Curves of relationship between detonation pressure and relative dent depth

炸藥編號ρ/(g·cm-3)D/(mm·μs-1)γp1/GPah/mmB/%p2/GPaPF-11.6937.8333.224.737.146142.1223.69PF-21.6937.9593.225.537.127155.4023.61PF-31.6948.0183.225.937.192162.5323.89

從表3可知，對炸藥PF-1、PF-2和PF-3，用經驗公式計算的爆壓分別為24.73、25.53和25.93GPa，根據試驗鑒定板的相對凹坑深度計算的爆壓分別為23.69、23.61和23.89GPa，兩者比較接近。其中，炸藥PF-3的爆壓最高。這是因為該配方中使用了質量分數20%、硼鋁質量比為1∶1的復合粉(見圖5)，雖然未形成硼鋁合金，但硼粉和鋁粉比較均勻地復合在一起，增加了致密性，使炸藥PF-3的密度比其他配方稍高；此外，硼鋁復合粉中鋁粉的燃燒更易帶動硼粉的燃燒，含硼鋁炸藥的組合效應促使部分硼鋁復合粉在反應區參加反應。因此，炸藥PF-3的爆壓比其他配方的爆壓稍高[18]。

2.2 帶殼體炸藥柱的爆速和爆壓

炸藥GH-4、GH-5和GH-6裝入Φ50mm×150mm(壁厚2mm)纖維管中成型為帶殼體炸藥柱。第一個彈簧探針位置與樣品上端面相距50mm，因此，爆轟波傳遞到第一個彈簧探針位置時已達穩定。由示波器記錄的波形圖見圖7，鑒證板照片見圖8。

由圖7波形圖獲得各探針之間爆轟波傳播的時間，根據公式組(1)計算獲得的爆速見表4；分別用公式(2)和公式(3)計算獲得的爆壓見表5。

圖8 帶殼體炸藥的鑒證板照片Fig.8 Photographs of the identification plates of explosives with shell

炸藥編號ρ/(g·cm-3)t/μsD/(mm·μs-1)Δt1Δt2Δt3Δt4Δt5ΔtD1D2D3D4D5DmeanGH-41.5362.1552.1062.1752.1862.17510.7976.9617.1236.8976.8626.8976.946GH-51.5651.9962.0262.0762.0231.98910.1107.5157.4047.2257.4157.5417.418GH-61.5752.0321.9641.9962.0142.08110.0877.3827.6377.5157.4487.2087.435

表5 帶殼體炸藥爆壓的測試和計算結果

炸藥GH-4、GH-5和GH-6為百克級樣品制備，手工澆注至纖維管中固化成型，其炸藥柱的密度較低，適用于早期的配方篩選。從表4和表5可知，在炸藥GH-4中，為降低機械感度，其黏結劑質量分數高達18%，因而其密度、爆速和爆壓都較低。在炸藥GH-5和GH-6中，黏結劑質量分數為16%，且使用了質量分數22%、硼鋁質量比為3∶7的復合粉，雖然未形成硼鋁合金，但部分硼粉和鋁粉已比較均勻地復合在一起，增加了致密性，使配方密度增加；此外，含硼鋁炸藥的組合效應使少量硼鋁復合粉在反應區參加反應，其爆速和爆壓比炸藥GH-4高。由于炸藥GH-6中無AP組分，主炸藥HMX組分比炸藥GH-5高16%，因此，其爆速和爆壓也比炸藥GH-5高。

2.3 爆轟性能的影響因素分析

彈簧探針法測量6種含硼鋁炸藥的爆速對比結果見圖9。

圖9 含硼鋁炸藥的爆速測試結果Fig.9 Measurement results of detonation velocity for explosives containing B/Al

由圖9可知，對比炸藥PF-1、PF-2、PF-3的爆速曲線，隨著鋁含量的減小和硼鋁復合粉的增加，爆速呈增大的趨勢。分析原因認為，鋁粉在炸藥爆轟時沒有參加C-J面以前的反應或在C-J面遠未反應完全，其在反應動力學上對反應物的質量濃度起稀釋作用，而且還要吸熱和消耗一部分能量，從而降低爆轟反應區的能量，使爆速降低[19]。含硼鋁炸藥的組合效應使少量硼鋁復合粉在反應區參加反應，使其爆速增加，而且硼鋁復合粉含量越高，其爆速增加越大。對比無殼體炸藥(PF-1、PF-2、PF-3)和帶殼體炸藥(PF-4、PF-5、PF-6)的爆速曲線可知，無殼體炸藥比帶殼體炸藥的爆速更高，這是因為用真空振動澆注成型的炸藥柱質量較好、密度較高。

探針支架的加工質量會影響測量精度，探針孔之間的距離直接影響爆速的計算；探針支架與炸藥柱的裝配精度也影響爆速的測量精度，如探針支架與炸藥柱軸線的平行度，探針支架與炸藥柱緊貼的緊密程度等。由于彈簧探針頭部為半球型，與被測炸藥柱側面為點接觸，因此，探針直徑不是影響爆速測量的主要因素。若直徑太小，不便于安裝和固定。在相同配方和密度情況下，裝藥炸藥柱的缺陷也會對爆速產生影響，缺陷越大其爆速越低[20]。

由于炸藥爆轟時存在側向膨脹現象，即側面稀疏波，致使反應區的能量密度降低，爆轟波陣面強度降低，炸藥反應劇烈程度下降，進而使得爆轟波的傳播速度降低。因此，側面稀疏波越強烈，則爆速越低[21]。由于彈簧探針法測量原理是根據爆轟波陣面的電離導電特性，而探針安裝在炸藥柱外表面，爆轟波經過一段距離后會成為邊界彎曲中間突出的曲面爆轟波，測得的爆速是曲面爆轟波側向波陣面的傳播速度，其測量精度也受到側面稀疏波的影響。

3 結 論

(1)炸藥PF-1、PF-2和PF-3用真空振動澆注成型，其炸藥柱均勻性較好。炸藥PF-3的爆速為8.018mm/μs，爆壓約24GPa。這是因為該炸藥中使用了質量分數20%、硼鋁質量比為1∶1的復合粉，雖然未形成硼鋁合金，但增加了致密性，使其密度比其他炸藥稍高。此外，硼鋁復合粉中鋁粉的燃燒更易帶動硼粉的燃燒，含硼鋁炸藥的組合效應促使部分硼鋁復合粉在反應區參加反應。

(2)炸藥GH-4、GH-5和GH-6用手工澆注至纖維管中固化成型，其炸藥柱的密度較低，適用于早期炸藥篩選。在炸藥GH-5和GH-6中，使用了質量分數22%、硼鋁質量比為3∶7的復合粉，含硼鋁炸藥的組合效應使少量硼鋁復合粉在反應區參加反應，其爆速和爆壓比炸藥GH-4高。由于炸藥GH-6中無AP組分，主炸藥HMX組分比炸藥GH-5高16%，因此，其爆轟性能參數也比炸藥GH-5高。

(3)彈簧探針法測得的爆速是曲面爆轟波側向波陣面的傳播速度，測量精度受到側面稀疏波的影響，同時受探針支架的加工精度、探針支架與炸藥柱裝配精度的影響。在相同成分和密度情況下，裝藥炸藥柱的缺陷也會對爆速產生影響，缺陷越大則其爆速越低。

(4)彈簧探針法測試炸藥柱爆速具有安裝方便、測量間距和探針數量可調等優點。對大尺寸含硼鋁炸藥柱，可直接用彈簧探針法測試獲得其爆轟性能參數。該方法可推廣應用于其他含金屬炸藥、液體炸藥和漿狀炸藥的爆轟性能測試。

[1] Krier H, Burton R L, Pirman S R, et al. Shock initiation of crystalline boron in oxygen and fluorine compounds[J]. Journal of Propulsion and Power, 1996, 12(4): 672-679.

[2] Balas W, Nicolich S N, Capellos C, et al. New aluminized explosives for high energy, high blast warhead applications[C]∥Proceedings 2006 Insensitive Munitions & Energetic Materials Technology Symposium. Bristol, UK: US National Defense Industrial Association, 2006.

[3] Li Shu-fen. Boron-based solid fuels[J]. Chinese Journal of Energetic Materials, 1995, 3(2): 1-8.

[4] Luman J R, Wehrman B, Kuo K K, et al. Development and characterization of high performance solid propellants containing nano-sized energetic ingredients[J]. Proceedings of the Combustion Institute, 2007, 2(31): 2089-2096.

[5] 鄭孟菊，俞統昌，張銀亮．炸藥的性能及測試技術[M]. 北京：兵器工業出版社，1990.

[6] 代曉淦，王娟，文玉史，等．PBX-2炸藥加熱條件下燃燒轉爆轟特性[J]. 含能材料，2013，21(5): 649-652.

DAI Xiao-gan，WANG Juan，WEN Yu-shi，et al．Deflagration to detonation transition characteristics of heated PBX-2[J]. Chinese Journal of Energetic Materials, 2013，21(5): 649-652.

[7] 徐森，唐雙凌，劉大斌. 用連續爆速法測定工業炸藥爆速[J]. 含能材料, 2009, 17(4): 467-469.

XU Sen, TANG Shuang-ling, LIU Da-bin. Measurement of detonation velocity of industrial explosive using continuous detonation velocity method[J]. Chinese Journal of Energetic Materials, 2009, 17(4): 467-469.

[8] 程家增．爆破過程高速攝像方法研究[D]. 武漢：武漢理工大學，2010.

CHENG Jia-zeng．High speed photography technology in blasting engineering[D]. Wuhan: Wuhan University of Science and Technology, 2010．

[9] 姜愛華，焦寧，王高，等．新型高精度多段光纖爆速儀的設計[J]. 爆破器材，2013，42(6): 29-31.

JANG Ai-hua，JIAO Ning，WANG Gao，et al．Design of a new high-precision multiple fiber optical detonation velocity meter[J]. Explosive Materials，2013，42(6): 29-31.

[10] 王建，傅華，文尚剛，等. JOB-9003炸藥爆轟性能的熱老化效應研究[J]. 高壓物理學報, 2013, 27(5):773-777.

WANG Jian, FU Hua, WEN Shang-gang, et al. Thermal aged effects on detonation performance of JOB-9003 explosive[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics, 2013, 27(5):773-777.

[11] 孫永強，何智，王珺. 一種高精度爆速測量方法[J]. 含能材料，2012，20(3): 329-332.

SUN Yong-qiang, HE Zhi, WANG Jun. A precision experimental method of measurement detonation velocity[J]. Chinese Journal of Energetic Materials, 2012，20(3): 329-332.

[12] GJB772A-1997, Explosive test methods[S]. Beijing: Press of National Defence Industry, 1997.

[13] SONG Qing-guan, GAO Da-yuan, ZHENG Bao-hui, et al. Preparation and characterization of metalized explosive containing B and Al powder[J]. Chinese Journal of Energetic Materials, 2017, 25(5): 384-390.

[14] ZENG Gui-yu, HUANG Hui, GAO Da-yuan, et al. Effects of additives on detonator initiation sensitivity and work capacity of ANFO[J]. Explosion and Shock Waves, 2008, 28(5): 467-470.

[15] DONG Hai-han, ZHOU Fen-fen. Performance of High Explosives and Correlates [M]. Beijing: Science Press, 1989.

[16] Flower P Q, Steward P A, Bates L R, et al. Improving the efficiency of metallised explosives[C]∥Insensitive Munitions and Energetic Materials Technical Symposium. Bristol, UK: US National Defense Industrial Association, 2006.

[17] 高大元. 混合炸藥爆轟與安全性能實驗與理論研究[D]．南京：南京理工大學，2003．

[18] Anderson P, Cook P, Balas-Hummers W, et al. The detonation properties of combined effects explosives[J]. MRS Online Proceedings Library Archive, 2012:1405.

[19] 王瑋, 王建靈, 郭煒,等. 鋁含量對RDX基含鋁炸藥爆壓和爆速的影響[J]. 火炸藥學報, 2010, 33(1):15-18.

WANG Wei, WANG Jian-ling, GUO Wei, et al. Influence of Al content on the detonation pressure and detonation velocity of RDX-based aluminized explosive[J]. Chinese Journal of Explosives & Propellants(Huozhayao Xuebao), 2010, 33(1):15-18.

[20] 王宇, 芮久后, 馮順山. 裝藥缺陷對熔鑄炸藥爆速影響的實驗研究[J]. 北京理工大學學報, 2011, 31(7):757-760.

WANG Yu, RUI Jiu-hou, FENG Shun-shan. Experimental research of the charge defects′ influence on detonation velocity of melting-cast explosive[J]. Transaction of Beijing Institute of Technology, 2011, 31(7):757-760.

[21] 繆玉松, 李曉杰, 閆鴻浩, 等. 基于連續壓導探針的炸藥爆速和臨界直徑測試方法[J]. 爆破器材, 2016,45(6):61-64.

MIAO Yu-song, LI Xiao-jie, YAN Hong-hao, et al. Detonation velocity and critical diameter testing method for explosive based on pressure-conduct probe design[J]. Explosive Materials, 2016,45(6):61-64.

Detonation Property Measurement of Explosive Containing B/Al by Spring Electric Pin Method

LI Xing-long1,2,LIU Qing-jie1,2,SONG Qing-guan1,2,GAO Da-yuan1,2,ZHENG Bao-hui1,CAO Wei1,2,XIAO Chun1,TAN Kai-yuan1,2

(1.Institute of Chemical Materials,CAEP,Mianyang Sichuan 621900,China;2.Robust Munitions Center,CAEP,Mianyang Sichuan 621900,China)

To explore the application of B/Al compound powder in thermosetting plastic bonded explosive, six kinds of HMX based explosives containing boron (B) and aluminum (Al) were designed and prepared by adding oxidizer ammonium perchlorate (AP), B/Al compound powder and binder hydroxyl-terminated polybutadiene (HTPB). Three kinds of Φ50mm explosive cylinders containing B/Al with shell and without shell were prepared respectively. The spring electric pin method was applied to measure detonation velocities of explosive cylinders with shell and without shell respectively. The detonation pressures were calculated by the experienced formula and relative dent depth method respectively, the influence of B/Al compound powder content on detonation property was discussed. The results show that the explosives GH-4, GH-5, GH-6 are solidified by manual casting, the densities of Φ50mm explosive cylinders are between 1.530-1.570g/cm3, the detonation velocities are between 6.900-7.400mm/μs, and the detonation pressures are about 19GPa, the manual casting is suitable for screening of explosive formulas; While the explosives PF-1, PF-2 and PF-3 are solidified by void vibration casting, the densities of Φ50mm explosive cylinders are about 1.693g/cm3, the detonation velocities are between 7.800-8.000mm/μs, and the detonation pressures are about 24GPa. The explosive PF-3 with B/Al compound powder mass ratio of 1∶1 and mass fraction of 20%, the combination effect of metalized explosive leads a little of B/Al compound powder to take reaction in reaction area, comparing to other formulas, the detonation velocity and detonation pressure of explosive are higher. It indicates that the spring electric pin method can be an additional method for detonation velocity measurement, and it can be adopted if copper foil electric pin method can′t be taken.

explosive containing B/Al; spring electric pin method; detonation velocity; detonation pressure

2017-08-25；

2017-09-30

國家自然科學基金面上項目(No.11572359)；國家自然科學基金青年項目(No.11502249;No.11602238)；中物院發展基金資助(No.2015B0101012)

李興隆(1988-)，男，博士，研究實習員，從事彈藥工程與數值模擬研究。E-mail: lixinglong.sj@163.com

高大元(1962-)，男，博士，副研究員，從事含能材料的熱分析、爆轟和安全性能研究。 E-mail: gaody466@163.com

10.14077/j.issn.1007-7812.2017.06.010

TJ55;TQ56

A

1007-7812(2017)06-0059-07