定常冲击波作用下六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)/奥克托今(HMX)含能共晶初始分解机理研究

刘海 李毅 马兆侠 周智炫 李俊玲 何远航

引用本文: 刘海, 李毅, 马兆侠, 周智炫, 李俊玲, 何远航. 定常冲击波作用下六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)/奥克托今(HMX)含能共晶初始分解机理研究[J]. 物理化学学报, 2019, 35(8): 858-867. doi: 10.3866/PKU.WHXB201812011 shu
Citation:  LIU Hai, LI Yi, MA Zhaoxia, ZHOU Zhixuan, LI Junling, HE Yuanhang. Study on the Initial Decomposition Mechanism of Energetic Co-Crystal 2, 4, 6, 8, 10, 12-Hexanitro-2, 4, 6, 8, 10, 12-Hexaazaiso-Wurtzitane (CL-20)/1, 3, 5, 7-Tetranitro-1, 3, 5, 7-Tetrazacy-Clooctane (HMX) under a Steady Shock Wave[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2019, 35(8): 858-867. doi: 10.3866/PKU.WHXB201812011 shu

定常冲击波作用下六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)/奥克托今(HMX)含能共晶初始分解机理研究

    通讯作者: 刘海, liumy2016@163.com; 何远航, heyuanhang@bit.edu.cn
  • 基金项目:

    十三五装备预研领域基金资助项目(6140656020204)

摘要: 采用ReaxFF分子动力学方法同时结合多尺度冲击技术(MSST)模拟了4-10 km·s-1定常冲击波加载下含能共晶CL-20/HMX沿不同晶格矢量的初始物理化学响应。获得了系统温度、压力、密度以及粒子速度的时间演化路径,以及初始分解路径,最终稳定反应产物和冲击雨贡纽等。研究结果表明:冲击波入射至含能共晶后,物理上依次经历诱导期、快压缩、慢压缩以及膨胀过程。快压缩和慢压缩过程分别对应反应物的快分解和慢分解。采用指数函数对反应物的衰减曲线进行拟合,并比较了共晶中反应物的衰减速率。整体上,随着冲击波速度的增加,反应物响应的时间逐渐提前,并且,冲击波沿各晶格矢量入射后,共晶中CL-20分子分解的响应时间均早于HMX。CL-20快分解阶段的衰减速率最高,HMX快分解的衰减速率居其次。相对于快分解阶段,慢分解阶段各反应物的衰减速率差异较小。含能共晶的初始反应路径是CL-20聚合形成二聚体,而冲击诱导共晶分解的初始反应路径是CL-20中N-NO2键断裂形成NO2。随后产生N2O,NO,HONO,OH,H等中间小分子。最终稳定产物是N2,H2O,CO2,CO和H2。晶格矢量bc方向冲击感度相同,低于晶格矢量a方向的感度。冲击诱导共晶中CL-20和HMX分解的最小冲击波速度(us)分别为6 km·s-1和7 km·s-1。采用冲击雨贡纽关系计算得到沿晶格矢量abc冲击诱导CL-20/HMX共晶起爆的压力分别为16.52 GPa,17.41 GPa和17.41 GPa。爆轰压力范围介于36.75 GPa-47.43 GPa。

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  • 发布日期:  2019-08-15
  • 收稿日期:  2018-12-03
  • 接受日期:  2019-01-25
  • 修回日期:  2019-01-15
  • 网络出版日期:  2019-08-28
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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