美國伊利諾伊大學(xué)拍攝到了HMX 晶體受高速撞擊后形成的熱點及其傳播

“熱點”是炸藥在沖擊壓縮條件下點火或起爆的重要機(jī)制，但由于“熱點”尺寸小和持續(xù)時間短，而難以觀測。美國伊利諾伊大學(xué)基于測溫微觀相機(jī)和激光驅(qū)動的微小飛片技術(shù)，研究了HMX 晶體在高速撞擊下的熱點形成過程。實驗使用的測溫微觀相機(jī)空間分辨率可達(dá)4 μm，時間分辨率可達(dá)納秒級。HMX 樣品分別采用單晶和多晶樣品，尺度均約為200 μm。實驗結(jié)果表明，對于HMX 單晶，“熱點”傾向于在晶體的轉(zhuǎn)角處或邊界處生成，“熱點”溫度約為4000 K。當(dāng)有多個“熱點”生成時，火焰將沿著晶體邊界傳播，HMX 樣品約在300 ns 后燃燒殆盡。而對于HMX 多晶，“熱點”傾向于在晶體內(nèi)部缺陷或晶界處生成，“熱點”溫度可達(dá)6000 K。

源自：Johnson B P，Zhou X，Ihara H，et al. Observing hot spot formulation in individual explosive crystals un?der shock compression. The Journal of Physical Chemistry A，2020，124（23）：4646-4653. https：//doi.org/10.1021/acs.jpca.0c02788

LANL 實驗室指出跌落撞擊下炸藥摩擦點火機(jī)制

炸藥在常見勤務(wù)使用過程中意外跌落條件下的點火機(jī)制是提升炸藥和裝藥使用安全的關(guān)鍵基礎(chǔ)。基于摩擦學(xué)中摩擦界面溫升受限于摩擦界面熔點較低一方材料的熔點的基本原理，洛斯阿拉莫斯（LANL）實驗室設(shè)計了考慮雜質(zhì)熔點影響的不同局部摩擦溫升的滑道研究實驗，基于超過500 發(fā)實驗數(shù)據(jù)和對照實驗，提出了跌落撞擊下Grit?Grit 和Grit?Sub?strate 兩種炸藥點火機(jī)制，指出高熔點雜質(zhì)間和高熔點砂礫與高熔點基體間的相互擠壓/拖拽作用導(dǎo)致的局域化摩擦溫升是跌落撞擊作用下炸藥點火的起源。同時，基于實驗結(jié)果，指出了雜質(zhì)硬度和熱傳導(dǎo)率對炸藥點火的影響規(guī)律。該結(jié)果在卡文迪許實驗室于20 世紀(jì)50 年代提出的摩擦點火機(jī)制基礎(chǔ)上，進(jìn)一步深化了對跌落撞擊下炸藥點火起源的認(rèn)識，可為提升炸藥使用安全性奠定可靠基礎(chǔ)。

源自：（1）Parker G R，Holmes M D，Heatwole E M，et al. Direct observation of frictional ignition in dropped HMX?based polymer?bonded ex?plosives，Combustion and Flame，2020，221：180-193. https：//doi.org/10.1016/j.combustflame.2020.07.028（2）Bowden F P，Yoffe Y D. Initiation and growth of explosion in liquids and solids［M］. Cambridge University Press，1985.

北京理工大學(xué)和化工材料研究所指出熔化過程中的分解是炸藥晶體點火的重要機(jī)制

炸藥晶體的點火機(jī)制和點火條件是炸藥晶體降感技術(shù)研究的基礎(chǔ)。北京理工大學(xué)研究表明，撞擊過程中HMX 炸藥晶體點火機(jī)制中的“高速射流”是高速氣體產(chǎn)物推動的結(jié)果，即在高速射流形成之前，晶體已經(jīng)發(fā)生了快速分解，因此高速射流是炸藥晶體點火的結(jié)果，而不是點火的起因。化工材料研究所采用高速攝影技術(shù)第一次完整記錄了CL?20 晶體在熔化狀態(tài)下的分解和點火過程，證明了撞擊作用下CL?20 晶體可在熔化狀態(tài)下即發(fā)生快速分解，指出撞擊作用下的CL?20 晶體分解氣體在熔化密封條件下的絕熱壓縮是其點火機(jī)理。進(jìn)一步地，基于摩擦學(xué)中摩擦界面溫升的基本原理，該研究指出，對熔點和分解溫度相近或相同的炸藥，如CL?20 和HMX，其降感包覆材料的熔點應(yīng)低于炸藥熔點，以使包覆材料和炸藥晶體接觸界面的溫度低于炸藥晶體的熔點，以避免或延遲炸藥達(dá)到熔化溫度及其在熔化條件下分解導(dǎo)致的點火行為。

源自：（1）Wu Y Q，Duan H Z，Yang K，et al. Ignition and combustion developments of granular explosive（RDX/HMX）in response to mild?impact loading［J］. Propellants，Explosives，Pyrotechnics，2020，45（8）：1250-1268.（2）Chai C G.，Zhang J M，Yu S J，et al. Drop?weight impact ignition of CL?20 crystals caused by trapped gases：A High?speed photo?graphic study［J］. Energetic Materials Frontiers，2020（In Press）.https：//doi.org/10.1016/j.enmf.2020.09.005

LANL 實驗室對HMX 基PBX 炸藥的爆燃轉(zhuǎn)爆轟的轉(zhuǎn)變條件進(jìn)行了系統(tǒng)研究

炸藥爆燃轉(zhuǎn)爆轟的轉(zhuǎn)變條件是炸藥烈度演化行為的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。洛斯阿拉莫斯實驗室通過強(qiáng)約束高溫DDT 管對不同孔隙度的熱損HMX 基PBX 炸藥的爆燃轉(zhuǎn)爆轟條件進(jìn)行了研究，獲得了炸藥烈度增長與通過滲透和高壓高溫梯度預(yù)加熱炸藥的程度緊密相關(guān)，以及δ 相HMX、高溫和孔隙度均可敏化炸藥，可降低其爆燃轉(zhuǎn)爆轟距離，特別是獲得了具有實用價值的黏結(jié)劑熱安定性對DDT 行為的影響結(jié)果，即更耐熱的氟橡膠Viton?A 可以延緩DDT 的發(fā)生或增大爆燃轉(zhuǎn)爆轟的轉(zhuǎn)變距離。

源自：Parker G R，Heatwole E M，Holmes M D，et al. Deflagration?to?detonation transition in hot HMX and HMX?based polymer?bonded ex?plosives［J］. Combustion and Flame，2020，215：295?308. https：//doi.org/10.1016/j.combustflame.2020.01.040