硝胺类炸药晶体缺陷生成及演化机制

晶体缺陷是影响炸药安全性的一个重要因素，如何减少晶体缺陷提高炸药晶体品质是研制降感高品质炸药需要解决的关键问题。目前晶体缺陷的控制方法几乎都是基于经验性的实验方法，即通过大量实验，不断调节和优化结晶工艺条件获得，而对结晶过程中最根本的问题"缺陷的形成和演化机制"缺乏研究。本项目以RDX和HMX为代表的硝胺类炸药作为研究对象，计算机模拟和实验相结合，通过对晶体缺陷生成、扩展及相互作用过程的实时观察、动态模拟和动力学研究，以及缺陷种类及分布的准确表征，揭示硝胺类炸药晶体缺陷生成和演化机理，掌握引起晶体缺陷产生的关键因素。该研究不仅为当前高品质炸药RDX和HMX的工艺优化和放大研究提供可靠的理论基础，也可为其它降感高品质炸药的研制提供技术参考，因此对降感高品质炸药的研制具有重要意义。同时，通过有效调节和控制缺陷的形成和演化，达到定制缺陷的目的，为敏化炸药和热点起爆机理研究提供技术支撑。

晶体缺陷是影响炸药安全性的一个重要因素，如何减少晶体缺陷提高炸药晶体品质是研制降感高品质炸药需要解决的关键问题。目前晶体缺陷的控制方法几乎都是基于经验性的实验方法，即通过大量实验，不断调节和优化结晶工艺条件获得，而对结晶过程中最根本的问题“缺陷的形成和演化机制”缺乏研究。本项目以HMX为代表的硝胺类炸药作为研究对象，计算机模拟和实验相结合，开展了如下研究：(1) HMX结晶热力学研究；(2) HMX结晶动力学研究；(3) HMX晶体缺陷的动力学研究；(4) HMX成核过程及其对晶体缺陷的影响；(5) HMX晶体内孔洞缺陷的分子动力学模拟; (6)含有孔洞缺陷的和HMX两种晶型的对比研究。通过这些研究，获得了HMX在丙酮和γ-丁内酯两种溶剂中的成核和晶体生长机理，建立了成核和晶体生长的动力学模型；对不同结晶条件下所得HMX晶体的缺陷进行了表征，结合成核和生长机理及动力学模型，获得了溶剂、冷却速率、过饱和度、结晶温度以及搅拌速率对晶体缺陷的影响规律；建立了和HMX晶体中孔洞缺陷的理论模型，分子动力学模拟获得了孔洞缺陷的微结构及其动态特征、孔洞表面或附近分子以及塌陷到孔洞中的分子其结构及能量分布、和HMX晶体中孔洞缺陷不同的演化规律。所取得的这些研究成果不仅为当前降感高品质炸药HMX的工艺优化和放大研究提供了可靠的理论基础，也为其它降感高品质炸药的研制提供了新的技术手段和方法，因此,对降感高品质炸药的研制具有重要意义。同时，掌握了晶体缺陷形成和演化的一般规律，则可通过有效调节和控制缺陷达到定制缺陷的目的，为敏化炸药和热点起爆机理研究提供了技术支撑。