HMX成核動(dòng)力學(xué)及晶體缺陷研究.pdf

1、奧克托今，其學(xué)名環(huán)四亞甲基四硝銨(1,3,5,7-四硝基-1,3,5,7-四氮環(huán)氧雜辛烷，分子式 C4H8N8O8)，英文縮寫(xiě) HMX，是目前國(guó)內(nèi)外綜合性能最好的單質(zhì)炸藥。它具有密度高、能量高、感度低等優(yōu)良特點(diǎn)。在高能混合炸藥、高能固體推進(jìn)劑和高能發(fā)射藥等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。HMX的結(jié)晶特性對(duì)本身的性能有重要的影響，工業(yè)中粗制的HMX的晶體缺陷含量比較多，這種缺陷的形成會(huì)導(dǎo)致HMX的品質(zhì)降低，不利于應(yīng)用。因此，通常采用溶液重結(jié)晶法對(duì)HMX改善

2、其性質(zhì)。溶液重結(jié)晶可作為減少晶體缺陷數(shù)量的方法，從而使品質(zhì)得到大幅改善。在重結(jié)晶的過(guò)程中，成核動(dòng)力學(xué)和生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)均影響晶體缺陷的形成和發(fā)展。
　　本論文通過(guò)研究HMX在γ-丁內(nèi)酯中的成核機(jī)理和生長(zhǎng)模型進(jìn)行了理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　(1) HMX在γ-丁內(nèi)酯中介穩(wěn)區(qū)的研究：采用激光法測(cè)量了HMX在?-丁內(nèi)酯中的溶解度，運(yùn)用Apelblat半經(jīng)驗(yàn)方程擬合出了溶解度和溫度的關(guān)聯(lián)式。研究了初始飽和溫度、降溫速率及

3、攪拌速率對(duì)HMX在γ-丁內(nèi)酯溶劑中結(jié)晶的介穩(wěn)區(qū)寬度的影響。結(jié)合經(jīng)典成核理論擬合得到降溫速度、攪拌速率與介穩(wěn)區(qū)寬度的關(guān)系式，并計(jì)算了相應(yīng)溫度下的均相成核級(jí)數(shù)。結(jié)果表明，介穩(wěn)區(qū)寬度隨溫度和降溫速率的升高而明顯變寬，隨攪拌速率的增加逐漸變窄。受降溫速率和攪拌速率影響的成核級(jí)數(shù)均與飽和溫度有關(guān)，并隨溫度的升高逐漸變小。HMX介穩(wěn)區(qū)性質(zhì)為其結(jié)晶過(guò)程選擇合適的操作過(guò)飽和度提供了理論依據(jù)。
　　(2) HMX在γ-丁內(nèi)酯中成核過(guò)程的研究：研究了

4、不同過(guò)飽和度，不同初始飽和溫度下HMX在γ-丁內(nèi)酯中的成核過(guò)程，測(cè)定了不同情況下的成核誘導(dǎo)期。發(fā)現(xiàn)當(dāng)HMX溶液的過(guò)飽和度S>1.35時(shí)，初級(jí)均相成核在成核過(guò)程中其主導(dǎo)作用；當(dāng) S<1.35時(shí)，初級(jí)異相成核其主導(dǎo)作用。此外，本文根據(jù)經(jīng)典成核理論，計(jì)算了在不同條件下的HMX的成核參數(shù)，如固液表面張力，以及成核速率常數(shù)，討論了成核參數(shù)對(duì)成核能力的影響。
　　(3) HMX在γ-丁內(nèi)酯中晶體生長(zhǎng)過(guò)程的研究：通過(guò)測(cè)定誘導(dǎo)期數(shù)據(jù)，采用誘導(dǎo)期法