HMX的β-δ相变和热膨胀研究

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1、西南科技大学硕士研究生学位论文第1页摘要奥克托今(HMX)是最重要的单质炸药之一，广泛应用于推进剂和武器装药。HMX在发生爆轰前将发生p叶6相转变，相变过程中的体积膨胀可能造成弹壳的形变，因此研究HMX的D一÷6相转变规律及热膨胀可以加深对HMX的感度、爆轰过程和储存安全性的认识。本论文的工作主要分为以下三个部分：第一部分，采用原位x射线衍射(XRD)对HMX在升温过程中的相变行为进行了研究，得到了升温条件下HMX发生B-÷6相变时晶体结构的变化情况。分析了不同粒度的HMX以及几种固体添加剂(R

2、DX、TATB、石墨和石蜡)对相变温度的影响。结果表明，这几种添加剂都使HMX的相变温度降低了，但相变温度区间变化规律不太一致。对于D_6相变的逆过程，有时能观察到6相完全回复为13相，有时却不能。研究发现，机械研磨能够加速6相向B相的回复。第二部分，对不同温度条件下D相和6相的XRD谱图，经过Rietveld结构精修后计算了两物相的热膨胀系数。B．HMX的a轴和b轴的线膨胀系数分别为1．37×10-5／℃和1．25X10-4／。C；c轴随着温度的升高略有减小，约为．0．63X10-5／℃；在3

3、0℃到170℃范围内，体积变化为2．2％，相应的体膨胀系数为1．60×10-4／。C。通过外延线性拟合后的密度数据，得到23℃时的理论密度为1．90199／cm3，较为接近用密度梯度管法测得的HMX单晶数据1．90159／cm3。6．HMX的a轴和c轴的线膨胀系数分别为5．39×104／℃和2．38×10-5／。C；在30℃到230℃的范围内，体积变化为2．6％，相应的体膨胀系数为1．33×10一／*C。结果表明：p．HMX和6．HMX有着相近的体膨胀系数。从30℃的B．HMX变为230℃的6．

4、HMX时，会发生l0．5％的体积膨胀，其中约有7％来源于相变时的结构重构。第三部分，以Rietveld无标样定量方法为基础，利用原位XRD研究了HMX的p一6等温相变动力学。深入研究了不同温度下14MX的转变进度．时间曲线，求得Avrami指数n约为O．6，建立了相关的等温相变动力学方程。采用Arrhenius方程定量表示了速率常数k与温度T的关系，计算的活化能E。约为l5lkJ·tool一，指前因子lnA为36．2。结果表明：HMX发生p_6相变时，实验温度是决定相变速率西南科技大学硕士研究生

5、学位论文第1I页和转变进度的主要因素，6相近似于一维随机成核长大。关键词：HMX原位XRDRietveld相变热膨胀系数动力学西南科技大学硕士研究生学位论文第1II页AbstractOctahydro一1，3，5，7-tetranitro一1，3，5，7一tetrazocineisknownasHMXanditiSoneofthemostimportantenergeticmaterialsthatareusedinvariouspropellantsandexplosives．TheB—HMX

6、transformsinto6一HMXbeforedetonation．Moreover，thevolumeexpansionofHMXduringthephasetransitionmayproducethedeformationofcontainers．Therefore，thestudyoftheB_6phasetransitionandthethermalexpansionofHMXcandeepenourunderstandingofthesensitivity，detonationp

7、rocessandstoringsafetyofHMX．Thisthesismainlyconsistsofthreepartsasfollows：Inthefirstpart，phasetransformingbehaviorofHMXisinvestigatedwithX-raypowderdiffraction(XRD)．XRDpatternsofthepphaseto6phaseatelevatedtemperaturescanprovideinformationaboutcrystal

8、structurechangesduringphasetransitionprocess．Theeffectsofparticlesizeandseveralsolidadditives(RDX，TATB，graphiteandwax)onphasetransitiontemperatureofHMXarealsostudied．TheresultsshowthattheseadditivescanchangethephasetransitiontemperatureofHMXdown，buti