銀導(dǎo)爆索熱處理工藝論文范文

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1試驗部分

1．1試劑與儀器KBr，光譜純;聚奧炸藥，204所提供。精密烘箱，成都天宇試驗設(shè)備有限責(zé)任公司，CK-30型，量程10～200℃，溫度均勻度±1℃，溫度波動度≤±1℃。傅里葉變換紅外光譜儀，德國布魯克公司，Vertex70型，光譜范圍4000～400cm－1，采用中紅外光源。

1．2試驗原理有機炸藥不同晶型之間雖分子結(jié)構(gòu)式相同，但存在空間異構(gòu)體，可以利用紅外光照射物質(zhì)后，不同結(jié)構(gòu)的基團或官能團產(chǎn)生不同的吸收峰來確定物的結(jié)構(gòu)，不同晶型的空間異構(gòu)體，其紅外吸收特征峰存在個體差異;采用烘箱模擬退火及回火過程熱效應(yīng)處理炸藥試樣及導(dǎo)爆索，對炸藥及索內(nèi)炸藥進行紅外光譜分析，研究紅外吸收峰結(jié)構(gòu)變化情況與保溫試驗溫度、時間的關(guān)系，制定熱處理工藝。

1．3試驗方案設(shè)計結(jié)合HMX轉(zhuǎn)晶溫度(158℃)，及銀質(zhì)導(dǎo)爆索常規(guī)去應(yīng)力和軟化溫度(160～175℃)，在此溫度對聚奧炸藥進行短時間保溫，或在低于此溫度附近選擇不同溫度、保溫不同時間研究其結(jié)構(gòu)變化情況。設(shè)計選擇4步方案進行分析并采集紅外光譜圖。即:1)175℃，保溫時間≤5h;2)160℃，保溫時間≤8h;3)150℃，保溫時間≤25h;4)130℃，保溫時間≤26h。對于4個方案，首先分析原態(tài)炸藥在不同的方案的紅外光譜圖，比較分析其與β-HMX及α-HMX晶型的相關(guān)度，以制定初步熱處理條件。然后依據(jù)初步熱處理條件制定的方案，模擬拉索熱處理過程，選擇銀導(dǎo)爆索在進行退火處理之前和退火處理之后兩步方案，進行模擬試驗及紅外光譜測試，對比分析其與β-HMX標(biāo)準(zhǔn)紅外圖譜的相關(guān)度，研究不同保溫溫度、保溫時間與相關(guān)度的關(guān)系，確定最終的退火回火熱處理參數(shù)條件。通過試驗研究，選擇既滿足金屬銀導(dǎo)爆索拉伸性能及導(dǎo)爆索拉制安全性，又保持晶型不發(fā)生轉(zhuǎn)變的適宜參數(shù)條件，確定熱處理工藝。

2結(jié)果與討論

2．1炸藥試驗結(jié)果與討論

2．1．1聚奧炸藥175℃模擬保溫試驗將聚奧炸藥加熱至175℃，保溫3、4、5h，采集紅外光譜圖，如圖1。HMX的4種晶型中，能穩(wěn)定存在的為α、β、γ型，β型是作為含能材料使用要求的晶型，高于轉(zhuǎn)晶溫度時，其會轉(zhuǎn)換成不穩(wěn)定的δ型，δ型在室溫下放置后會有部分轉(zhuǎn)變?yōu)棣列停绊懏a(chǎn)品的性能，β及α2種晶型奧克托今炸藥的標(biāo)準(zhǔn)紅外光譜圖見圖2。在紅外光譜中，以β-HMX標(biāo)樣圖譜為參比，建立快速比較方法，利用軟件快速比較計算出試樣圖譜相對于標(biāo)樣圖譜吸收峰的相似程度，得到相關(guān)度數(shù)據(jù)。經(jīng)過對圖1中3張圖譜的對比分析，結(jié)果表明:在175℃保溫3～5h過程中，其紅外吸收峰與β-HMX及α-HMX相比差異較大，與常規(guī)β-HMX相關(guān)度由最初的98．90%降為50．77%。表明聚奧炸藥在175℃保溫3h以上即發(fā)生晶型變化。

2．1．2聚奧炸藥160℃模擬保溫試驗將聚奧炸藥加熱至160℃，保溫4～8h，得到保溫4、5、6、7、8h5張紅外光譜圖(疊加)，如圖3。經(jīng)過圖譜快速比較方法，結(jié)果表明:在160℃保溫4～8h過程中，其紅外吸收峰與β-HMX及α-HMX相比差異較大，與β-HMX相關(guān)度由最初的98．90%降為22．64%，表明聚奧炸藥在160℃保溫4h以上即發(fā)生晶型變化。

2．1．3聚奧炸藥150℃模擬保溫試驗將聚奧炸藥加熱至150℃，保溫22h，每2h選取一份試樣，之后繼續(xù)保溫3h，每1h選取一份樣 品進行紅外光譜分析，共采集14張紅外光譜圖進行比較，如圖4、圖5。圖4中，自上而下依次為150℃保溫時間2、4、6、8、10、12、14h的紅外光譜比較圖;圖5依次為16、18、20、22、23、24、25h的紅外光譜比較圖，分析14個紅外光譜吸收峰相近，其結(jié)構(gòu)為β-HMX，比較分析150℃保溫不同時間圖譜與β-HMX紅外圖譜相關(guān)度，結(jié)果表明:在2h至23h，相關(guān)度為97．15%以上;保溫至24h，相關(guān)度下降為91．82%，聚奧炸藥在150℃保溫23h以上晶型發(fā)生變化。

2．1．4聚奧炸藥130℃模擬保溫試驗將聚奧炸藥加熱至130℃，保溫18h，每3h取一份，繼續(xù)保溫8h，每2h取一份樣品進行紅外光譜分析，比較采集的10張圖譜，10個紅外光譜吸收峰相近，分析結(jié)構(gòu)為β-HMX結(jié)構(gòu)，130℃保溫不同時間圖譜與β-HMX紅外圖譜相關(guān)度數(shù)據(jù)見表1。表1中，聚奧炸藥與β-HMX紅外圖譜相關(guān)度在3h至24h為97．21%以上;繼續(xù)保溫至26h，相關(guān)度略有下降，為93．75%，表明聚奧炸藥在130℃保溫25h以上晶型才有輕微變化。

2．2銀導(dǎo)爆索試驗結(jié)果與討論炸藥裝索后，在熱處理過程中存在熱積累、炸藥裝填密實且隔離空氣等情況;以上因素可能會影響導(dǎo)爆索內(nèi)炸藥局部溫度高于散裝炸藥，因此結(jié)合裝填炸藥模擬試驗結(jié)果，避免拉索過程熱積累，保證生產(chǎn)有一定裕度，初步確定退火溫度控制在130℃。進行銀導(dǎo)爆索模擬試驗。

2．2．1未退火銀導(dǎo)爆索模擬保溫試驗生產(chǎn)中需將銀導(dǎo)爆索從10．0mm拉至1．6mm，依據(jù)試驗確定的初步退火溫度，將炸藥裝入銀導(dǎo)爆管，在不退火的條件(即室溫)下，拉至規(guī)定值。為研究索內(nèi)保溫的熱積累效應(yīng)對炸藥的影響，對拉好的導(dǎo)爆索進行130℃保溫試驗，并解剖不同保溫時間下導(dǎo)爆索內(nèi)炸藥，進行紅外光譜分析，與β-HMX、α-HMX比較，相關(guān)度分析結(jié)果見表2。由表2知，銀導(dǎo)爆索在130℃條件下，保溫時間在11h內(nèi)可保證產(chǎn)品中炸藥晶型基本不發(fā)生轉(zhuǎn)變。不退火拉索試驗中，不僅費力、易拉斷，而且拉制的銀導(dǎo)爆索壁厚不均勻。因此，需對銀導(dǎo)爆索進行高溫軟化處理(即退火與回火)，恒定溫度130℃，進行不同時間的工藝摸底試驗。

2．2．2已退火銀導(dǎo)爆索模擬保溫試驗對導(dǎo)爆索在130℃進行退火1．5h后，模擬回火保溫不同時間(3～7h)，采集紅外譜圖，比較退火銀導(dǎo)爆索保溫3、5、6、7h的紅外光譜圖。分析圖6，已退火導(dǎo)爆索保溫3～7h，紅外光譜吸收峰顯示為β-HMX結(jié)構(gòu)，比較其圖譜與β-HMX紅外圖譜相關(guān)度，結(jié)果顯示與β-HMX相關(guān)度均在96%以上，未發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變。結(jié)果表明，某裝填聚奧炸藥的銀導(dǎo)爆索在130℃下，累計保溫7h以內(nèi)，其內(nèi)裝聚奧炸藥未發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變，拉索安全且不易斷裂。以此制定了熱處理工藝。銀導(dǎo)爆索由10．0mm拉至6．0mm室溫即可進行;從6．0mm拉至1．6mm需軟化處理。由于退火軟化后銀導(dǎo)爆索持續(xù)拉制過程耗時較長，產(chǎn)生散熱而使溫度下降，使后期拉制較為費力。因此為保證生產(chǎn)中易于拉索，采用130℃間斷性的退火軟化，然后于此溫度回火保溫，重復(fù)多次，拉至規(guī)定值，總體累計時間小于7h。依此進行生產(chǎn)工藝試驗，綜合兩結(jié)果，最終確定了熱處理工藝條件為:某銀導(dǎo)爆索由10．0mm拉至6．0mm，室溫放置1h，拉至5．0mm，按130℃、1h退火，拉至4．4mm、3．5mm、2．5mm，各按130℃、0．5h退火，拉至1．6mm，按130℃、1．5h退火。

3結(jié)論

銀導(dǎo)爆索兼具金屬材料及含能材料兩種特性，熱處理工藝中需全面考慮，既要保持索體材料拉伸性最佳和拉制操作的安全性，更需要保持索內(nèi)填充炸藥或炸藥的物理、化學(xué)性質(zhì)在熱處理過程不發(fā)生變化，因此設(shè)計了通過裝藥拉索，熱模擬不同參數(shù)條件對炸藥及銀導(dǎo)爆索進行預(yù)處理，采用紅外光譜分析技術(shù)，測試炸藥及導(dǎo)爆索內(nèi)解剖炸藥的晶型結(jié)構(gòu)，確定適宜的退火、回火的溫度與時間。通過試驗研究，制定了某銀導(dǎo)爆索的熱處理工藝參數(shù)。此方法具有獨創(chuàng)性、先進性、推廣性。所制定的銀導(dǎo)爆索熱處理工藝成果，在多項火工品重點項目中推廣應(yīng)用，經(jīng)實踐證明是高效節(jié)能、科學(xué)可行的。擴展了紅外光譜技術(shù)在銀導(dǎo)爆索熱處理工藝中的應(yīng)用。

作者：楊愛武華琦劉笑臨李格玲何鋒彥單位：北方特種能源集團西安慶華公司陜西安康慶華化工有限公司