储氢材料燃烧热值高,储存的氢释放后经燃烧生成水,并释放热量,用在炸药中有望提高炸药的能量。本文以储氢材料为可燃剂,将其应用于黑索今、高氯酸铵组成的炸药中,通过爆压、爆速和爆轰威力等性能研究含储氢材料炸药的性能和爆炸机理。本文的研究工作和取得的成果如下:(1)运用BKW状态方程系统地研究不同炸药配方的爆轰性能,确定炸药配方,可燃剂的含量为20%~30%,炸药的爆轰性能最佳。BKW状态方程为炸药配方设计提供理论指导。(2)制备氨基硼烷、肼基单硼烷和肼基二硼烷三种氨硼烷配合物,运用FT-IR、XRD、NMR等分析方法研究三种物质的结构和性能。运用非等温动力学方法研究了三种氨硼烷配合物的热分解动力学,计算热分解活化能。结果表明,热稳定性排序为:肼基二硼烷>氨基硼烷>肼基单硼烷,活化能排序为:肼基二硼烷>氨基硼烷>肼基单硼烷。优先选择感度低,稳定性好的氨基硼烷作为炸药的可燃剂。(3)通过TG-DSC方法研究氨基硼烷对高氯酸铵热分解过程的影响。结果表明,氨基硼烷对高氯酸铵的热分解具有催化作用,能降低高氯酸铵低温分解和高温分解的温度和最大放热峰。随着氨基硼烷加入量的增加,高氯酸铵低温分解放热峰和高温分解放热峰重叠,形成一个放热峰,低温分解和高温分解无明显区分。建立氨基硼烷/高氯酸铵热分解模型,为氨基硼烷在炸药中应用奠定基础。(4)采用造型粉压装工艺制备含氨基硼烷混合炸药。通过密度、水分及挥发分、吸湿性、燃烧热、安定性与相容性、爆轰性能、感度研究炸药的性能。结果表明,含氨基硼烷混合炸药是一种密度高、爆热高、爆速高、燃烧热高、感度低、安定性能好的混合炸药。(5)采用流体力学理论设计含储氢材料炸药的爆炸模型,计算含储氢材料炸药和聚奥-8炸药的驱动破片能力,解释含储氢材料炸药驱动破片能力、破片速度高于聚奥-8炸药的原因。在模型中,含储氢材料炸药驱动破片的初始速度计算值为2224 m/s~2667 m/s,试验中破片在3 m处的速度为2262 m/s,计算结果和实验值相吻合,说明设计的模型参数适用于含储氢材料的炸药。(6)开展含储氢材料炸药与聚奥-8炸药装填弹药及地面静置爆炸试验,通过两种不同状态的试验,证明含储氢材料炸药战斗部破片穿透钢靶的能力、破片初速及飞行速度明显高于聚奥-8炸药战斗部,冲击波超压略低于聚奥-8炸药,且随着测试距离的增大,含储氢材料炸药的能量优势越明显。(7)通过漏斗试验对比同等质量的含储氢材料炸药与梯恩梯炸药的爆轰威力。含储氢材料炸药的爆坑容积是梯恩梯炸药的2.62倍,且含储氢材料炸药爆炸后土质呈粉末状,梯恩梯炸药的呈块状,表明含储氢材料炸药对土质的作功能力高于梯恩梯炸药。(8)对比1 kg的含储氢材料炸药与梯恩梯炸药的冲击波超压值。在测试距离为1 m时,含储氢材料炸药与梯恩梯炸药的冲击波超压平均值分别为1.927 MPa和0.505MPa,正压作用时间分别为1.00 ms和0.48 ms;在测试距离为2 m时,含储氢材料炸药与梯恩梯炸药的冲击波超压平均值为0.648 MPa和0.097 MPa,正压作用时间分别为1.50 ms和0.38 ms。含储氢材料炸药的冲击波强度和正压作用时间明显高于梯恩梯炸药,具有应用在武器装备上的实用价值。