納米鋁顆粒在不同炸藥環(huán)境中氧化燃燒的分子動力學(xué)模擬

編號：CYYJ03282

篇名：納米鋁顆粒在不同炸藥環(huán)境中氧化燃燒的分子動力學(xué)模擬

作者：鐘凱 張朝陽

關(guān)鍵詞： 納米鋁顆粒 含鋁炸藥 氧化性 鋁團(tuán)簇 化學(xué)反應(yīng)機(jī)理

機(jī)構(gòu)： 中國工程物理研究院化工材料研究所

摘要： 為探索炸藥環(huán)境對納米鋁顆粒(ANP)氧化燃燒的影響,采用分子動力學(xué)模擬方法,研究了程序升溫加熱、恒溫加熱及絕熱加熱下ANP在硝化甘油(NG)、黑索今(RDX)和三氨基三硝基苯(TATB)環(huán)境中的氧化燃燒機(jī)理。結(jié)果表明,NG、RDX和TATB對ANP的氧化性依次減弱,對燃燒的微觀機(jī)制產(chǎn)生了不同的影響。在氧化形貌上,隨著炸藥環(huán)境氧化性的減弱,ANP在急速升溫下發(fā)生崩裂的程度減弱,氧化速度變慢,最終形成的Al團(tuán)簇中Al原子的主要配位數(shù)從NG環(huán)境中的7配位下降為TATB環(huán)境中的6配位。并且在TATB環(huán)境中,ANP上解離的Al原子在環(huán)境中形成了原子數(shù)約為100的大團(tuán)簇結(jié)構(gòu),這也抑制了ANP的氧化進(jìn)程。在團(tuán)簇數(shù)量上,程序升溫加熱下不同炸藥環(huán)境間的差異較小。而在恒溫加熱和絕熱加熱下,隨著炸藥環(huán)境氧化性的減弱,ANP崩裂后形成的Al團(tuán)簇數(shù)量減少,并且由于小Al團(tuán)簇在氧化性弱的環(huán)境中不易團(tuán)聚,此后Al團(tuán)簇數(shù)量會在短時間內(nèi)持續(xù)增加。在化學(xué)反應(yīng)特性上,NG環(huán)境中的ANP主要與炸藥分解的含氧產(chǎn)物反應(yīng),導(dǎo)致形成的Al團(tuán)簇氧化更加完全。而在RDX和TATB環(huán)境中,ANP還能與N2、CN等不含氧產(chǎn)物發(fā)生大量反應(yīng),導(dǎo)致形成的Al團(tuán)簇中包含較多的C、H、N原子,Al團(tuán)簇的氧化并不完全。