动态加载下炸药晶体内部“热点”形成及演化过程的实验研究

The broadly used explosives are usually heterogeneous. the “hot spots” are formed in the local places (such as interfaces, pores and defects) under dynamic compression. The local “hot spots” are playing key roles in determining the sensitivity, ignition and shock initiation of explosives, and “hot spots” are also the highlight issues relating to the safety and detonation properties of explosives. Furthermore, “hot spots” of explosives are challenges and unsolved problems in detonation physics field. It is hard to direct study the “hot spots” in the PBX explosives by experiment, but study the “hot spots” in explosive crystals are possible. This project focuses on the “hot spots” growing and developing in explosive crystal. We are going to develop novel experimental techniques based on velocity measurement, temperature/pressure measurements, high speed microphotographs and X-ray phase contrast image are proposed to examine the growing and developing mechanism of different morphology of “hot spots”. The potential outcomes including high quality physical images of the shock dynamics of “hot spots” will provide advanced experimental approaches and new ideas for understanding the “hot spots” mechanism in explosives.

常用炸药大多存在复杂的界面、孔洞、缺陷等非均匀结构，这些非均匀结构在动态加载下会沉积能量而在局部形成所谓的“热点”，炸药局部的“热点”是影响炸药感度、点火反应及起爆机理的关键要素，也是高能炸药安全性及爆轰反应动力学领域重点关注、且尚未解决的前沿科学技术问题。目前，实验上难以直接研究真实PBX炸药局部的“热点”，而研究炸药晶体内部的“热点”形成和演化过程具有较高的可行性和学术价值。本项目以典型炸药晶体（RDX，HMX）局部生成的“热点”作为研究对象，致力于发展集成不同应变率加载，速度剖面测量，温度压力测量，高速显微成像及X光成像的综合实验技术，实验研究炸药晶体内部不同尺寸、不同形态“热点”的生成及演化过程，获得动态加载下炸药晶体“热点”区高时空分辨的物理图像，为认识炸药“热点”形成及演化机制提供新的技术手段和科学认知，促进炸药点火反应及起爆机制研究向介观尺度深入。

常用炸药大多存在复杂的界面、孔洞、缺陷等非均匀结构，这些非均匀结构在动态加载下会沉积能量而在局部形成所谓的“热点”，炸药局部的“热点”是影响炸药感度、点火反应及起爆机理的关键要素，也是高能炸药安全性及爆轰反应动力学领域重点关注、且尚未解决的前沿科学技术问题。目前，实验上难以直接研究真实PBX炸药局部的“热点”，而研究炸药晶体内部的“热点”形成和演化过程具有较高的可行性和学术价值。本项目以典型炸药晶体局部生成的“热点”作为研究对象，建立了集成不同应变率加载、速度剖面测量、温度压力测量、高速显微成像及X光成像的综合实验技术，认识了HMX炸药晶体内部不同形态“热点”的生成及演化过程，获得了动态加载下HMX炸药晶体“热点”区高时空分辨的物理图像。研究发现热点形成机制并非一成不变而是与加载状态紧密相关。中等冲击下孔洞演化表现为各向同性塌缩，且热点发光强度与塌缩程度呈正相关。强冲击下孔洞塌缩具有明显的各向异性，证实了孔内上游冲击下游是诱发热点的重要原因。本研究为认识炸药“热点”形成及演化机制提供了有力的技术支撑，促进了炸药点火反应及起爆机制研究向介观尺度深入。