含自组装铝粉材料在水下炸药中的应用研究OA

为提高含铝炸药水下爆炸释能特性,构建了微纳米自组装复合铝粉结构,研究铝粉构型及纳米铝粉含量对奥克托今(HMX)基含铝炸药能量释放行为的影响。采用扫描电子显微镜表征复合铝粉微观形貌,并通过水下爆炸实验和爆热实验测试炸药试样的冲击波能、气泡能、总能量及爆热值。结果表明,自组装工艺可促进纳米铝粉附着于微米铝粉表面,形成相对稳定的微纳复合界面;物理混合样品中纳米铝粉分布更随机,局部团聚更明显。不同含铝炸药的冲击波能差异较小,而气泡能和总能量差异明显,说明铝粉构型及纳米铝粉含量主要影响气泡膨胀与脉动阶段的后燃释能。SA-Al-5%样品综合性能最优,其水下爆炸总能量为8.29 MJ·kg^(-1),为同等质量TNT的2.35倍;爆热值为8421 kJ·kg^(-1),对应TNT当量为2.04。其增效机制在于,适量纳米铝粉与微米铝粉形成良好界面接触,纳米铝粉早期活化促进微米铝粉后续燃烧,使铝粉后燃释能更有效地耦合至气泡膨胀阶段。当纳米铝粉含量提高至10%时,颗粒团聚、氧化层占比增加及反应时序失配削弱了有效释能效果。研究表明,5%纳米铝粉含量与自组装微纳界面结构具有较优匹配关系,可为含铝水下炸药金属燃料构型优化与气泡能提升提供参考。