高温及机械应力对PBX力学行为的影响规律及机理分析

为了获得高温和机械应力对高聚物粘接炸药(PBX)力学行为的影响规律, 基于材料试验机的结果获得了以HMX为基的PBX-1及以TATB为基的PBX-2在不同高温和机械应力作用下的力学响应规律, 用动态热机械分析仪(DMA)和扫描电子显微镜(SEM)分析了它们的力学性能的变化机理。结果表明, 在25~90 ℃高温-力耦合加载下, 两种PBX的拉伸、压缩强度随温度升高而降低, 但破坏应变在一些温度点产生突变, PBX-1的应变突变温度点约为65 ℃, PBX-2分别约为35、55 ℃和75 ℃; PBX-1的高温-力顺序加载响应规律包含两个温度段, 25~150 ℃为第一阶段, 该范围的高温作用下材料压缩强度和破坏应变几乎不会变化, 150~200 ℃为第二阶段, 破坏应变随温度升高而增大, 压缩强度先减小后增大, 在180 ℃最低。高温-力耦合作用下, 粘结剂相态变化和粘弹特性改变是影响PBX高温软化和力学性能劣化的主要原因, 其软化-流动-粘流化将引起PBX的变形行为特别是拉伸及压缩破坏应变的突变, 同时导致PBX破坏模式由脆断向脱粘失效转变, PBX的突变温度与粘结剂的物态转变温度相对应。对于高温-力顺序加载, 粘结剂弹性回复和炸药晶体无损伤是PBX-1在25~150 ℃力学性能不变的主要原因, 炸药晶体在180 ℃附近会发生高温破碎, 导致PBX-1的压缩强度在180 ℃附近达到最低值