炸药晶体多尺度缺陷的表征及其在热刺激作用下的演化研究

炸药晶体缺陷对炸药部件安全性有重要的影响，但究竟是哪种尺度的缺陷（微米级还是纳米级）对炸药的起爆更为关键，目前还未有一个统一的认识，要解决此问题，首先要实现炸药晶体多尺度缺陷的定量表征。有关RS-RDX在储存老化后钝感劣化现象的原因也存在相互矛盾的解释。本项目采用同步辐射红外显微镜和小角X射线散射方法，表征炸药内部不同尺度的缺陷，得到缺陷的尺寸和分布信息。同时采用同步辐射原位红外和原位小角X射线散射分析技术，研究热刺激作用下含不同杂质含量（HMX、溶剂等）的RDX晶体中杂质的生成、迁移和汇集，微孔的生成、扩大和连通等演化现象，得到炸药晶体多尺度缺陷的演化规律，提出缺陷生成和演化的机理，可为RS-RDX钝感劣化现象提出合理的解释，阐明钝感劣化的机理。相关的研究还可为高品质炸药的制造和使用提供很好的指导。

炸药晶体缺陷是指由晶体生长的不完整性导致晶体内包含的空缺、杂质、空隙、孔隙和位错等，普遍存在于炸药晶体中，对炸药的安全性能和起爆性能具有重要影响。研究炸药晶体中缺陷的大小、形状、数量和分布等信息及其演化情况，可为炸药晶体的起爆机理研究等提供很好的参考和借鉴，也可揭示高品质炸药晶体的钝感劣化现象，对推动我国高品质低缺陷高安全性含能材料的发展具有重要意义。. 研究了常见炸药晶体结构各向异性热膨胀和晶相转变，揭示了炸药晶体缺陷在热刺激作用下演化的根本原因；并研究了炸药晶体在热刺激作用下晶粒度和微观应力变化，揭示了炸药晶体缺陷演化的直接原因。. 初步建立了炸药晶体多尺度缺陷表征方法，并利用所建立的缺陷表征方法研究了炸药晶体内部缺陷的分布及演化情况。利用同步辐射小角散射（SAXS）研究了RDX和HMX炸药晶体中纳米级缺陷的形状、大小、分布及演化规律。HMX和RDX炸药晶体中的纳米级缺陷为一维棒状或二维片状，且相互之间趋于平行排列，呈一定取向；品质越差的炸药晶体所含有的纳米级缺陷越多；在热处理过程中温度不太高时缺陷的大小、数量和形状都基本保持不变，但在较高温度下缺陷的数量急剧增多，缺陷大小和形状发生明显变化，甚至导致炸药晶体碎裂。. 利用CT法研究了HMX和RDX炸药晶体中微米级缺陷。炸药单晶结晶质量有很大差异，质量好的晶体外观棱角分明、晶面光洁，内部密度均匀；而结晶质量较差的单晶表面不光滑，棱角不明显，内部孔隙数量多、体积大，且密度分布不均匀，有局部密度较高的区域，可能是晶体在结晶长大过程中包裹了杂质，而在杂质周围更容易发生晶格畸变，进而产生宏观缺陷。. 利用折光匹配法和扫描电镜研究了不同温度处理过程中炸药晶体的宏观缺陷信息。经不同温度热处理过的HMX和RDX炸药晶体表观形貌研究结果表明：较低温度的热处理不会导致炸药晶体形貌发生明显变化，但较高温度会导致炸药晶体形貌发生明显的变化，RDX晶体经180°C热处理后晶体发生融化后再结晶现象，HMX晶体从180°C开始晶体品质明显变差，较多的晶体碎裂，未裂晶体也存在明显的裂纹，晶体平均颗粒度减小。. 建立了折光匹配分光光度法和密度梯度法表征炸药晶体缺陷总量的方法，不同品质炸药浸于折光匹配介质中的透光率存在明显差异，晶体品质越好，透光性越好；不同品质炸药晶体的表观密不同，缺陷越多表观密度越低。