延期药广泛用于时间引信、点火具和其他火工元件,以实现延期起爆或引燃。延期药的燃速主要由可燃剂决定。大多数延期药都使用金属粉作为可燃剂,根据各自的燃速和使用的金属可燃剂的类型,延期药分为高燃速延期药(锆系、镁系、硼系)、中等燃速的延期药(锆镍合金、硅系、锰系)和低燃速延期药(钨系、锑系)[1]。
钨系延期药的主要成分是钨粉、铬酸钡和高氯酸钾,有时加入硅藻土和粘合剂。钨粉作为还原剂,燃烧后释放能量。高氯酸钾和铬酸钡都是氧化剂。硅藻土是燃速调节剂;粘合剂可以增强药剂的力学强度,改善药剂的力学性能。
钨粉含量、钨粉粒度、添加剂、装药结构等因素都能够影响钨系延期药的燃速。工厂生产中主要通过改变配方中钨粉的含量来调节钨系延期药的燃速,调节手段比较单一。有必要研究配方中其他组分的粒度与燃速之间的规律,探索调节钨系延期药燃速的其他方法。
1。2 钨系延期药燃速的控制方法
一般通过改变钨系延期药的配方组成,主要是钨粉的含量来调整延期药的燃速。其他的方法还有改变钨粉的粒度、加入添加剂、优化装药结构等手段。
1。2。1 改变配方组成提高燃速
配方组成能够影响钨系延期药的多种燃烧特性,例如:燃速、延期精度、最小点火能量、点火可靠性、输出火焰温度等。
在各部分配方组成中,钨含量对燃速的影响最为显著,其他组分对燃速影响能力为:BaCrO 4 > SiO2 >KClO4。因此研究的重点在于钨粉含量对于延期药燃烧特性的影响。
获取钨粉含量对燃速的影响规律有利于寻找最佳的燃速。在实验中常常通过固定高氯酸钾的比例为10%,通过改变钨粉和铬酸钡的比例来最终确定延期药的最佳配比。钨系延期药的燃速随着钨粉含量的增加而增加,钨含量对燃速的线性关系非常显著[2]。
钨含量对钨系延期药精度的影响也是研究的重点[3][4],通常与钨含量对钨系延期药燃速的
影响一同进行。相关研究表明钨含量在一定的范围内,可以制得延期精度较高的药剂,并且随着钨含量的增加,钨系延期药的燃速增大,延期时间减小。当钨粉含量在特定值的时候,延期药的延期精度最高。
钨含量的提高还能够降低药剂的最小点火能量,增加输出火焰温度。
1。2。2 减小钨粉粒度提高燃速
研究钨粉粒度对钨系延期药特性影响采用的实验方法通常为固定延期药的配方,然后采用不同粒度的延期药,并测定延期药的各种燃烧特性,研究钨粉粒度对钨系延期药特性的影响规律。
钨粉粒度对钨系延期药燃速的影响是研究的重点。研究结果表明钨粉粒度对延期药燃速的影响非常显著,随着钨粉粒度的降低,钨系延期药的燃速增加[5]。
钨粉粒度同样会对钨系延期药的延期精度产生影响。研究表明随着钨粉粒度的降低,不仅燃速会增加,延期精度也会提高。
对钨粉粒度研究的新方向主要有研究纳米钨粉对钨系延期药特性的影响。
近年来纳米科技发展迅猛,纳米钨粉对钨系延期药燃速的影响也收到了重视。相关研究表明钨粉粒度小到一定程度,对燃速的影响发生质的飞跃,由秒级到毫秒级。而且钨粉粒度减小,燃烧精度也能提高。纳米钨粉具有非常好的燃速调节作用,对燃速的调节可以达到毫秒级,而且在钨含量较低的时候也能够可靠地燃烧,因此成为研究的重点。
在钨含量相同的情况下,采用一定的粒度级配即使用纳米钨粉和普通粒度的钨粉搭配能够调节燃烧速率的范围获得要求的燃烧速率和延期时间[6]。