بررسي اثر اندازه و شكل پودر آلومينيوم نانو ساختار بر تجزيه حرارتي PBX بر پايه HMX

Investigation of the Size and Shape of Nano -Structured Aluminume Powder on the Thermal Decomposition of HMX-Based PBX

در اين تحقيق به اثر اندازه ذرات و شكل پودر آلومينيم بر خواص سينتيكي و ترموديناميكي تجزيه حرارتي HMX در يك فرمولاسيون PBX پرداخته شد. پودر آلومينيم نانوساختار بكار رفته، ورقه‌اي شكل و داراي ضخامت nm40-30 بوده است. پارامترهاي سينتيكي و ترموديناميكي با دو روش محاسباتي كسينجر و فلاين- وال اوزاوا (FWO) مبتني بر داده‌هاي كالريمتري روبشي تفاضلي و تحت شرايط غيرهم‌دما با نرخ‌هاي گرمايش 5، 10، 15 و 20 درجه سلسيوس بر دقيقه بررسي و نتايج با داده‌هاي بدست‌آمده از فرمولاسيون حاوي پودر ميكرونيزه مقايسه شد. بررسي‌هاي انجام‌شده نشان داد كه جايگزيني پودر نانوساختار به جاي پودر ميكرونيزه موجب كاهش انرژي فعال‌سازي واكنش تجزيه حرارتي HMX به ميزان kJ/mol 35 و در نتيجه كاهش پايداري حرارتي فرمولاسيون مي‌شود. علاوه ‌براين فاكتور پيش‌نمايي، دماي بحراني انفجار گرمايي و دماي كوك‌آف 500 روز فرمولاسيون به طور محسوسي كاهش مي‌يابد.

In this research, the effects of the particle size and shape of aluminum powder on the kinetics and thermodynamic properties of HMX thermal decomposition in a PBX formulation were investigated. Nano-structured aluminum powder has flaked shape with thickness of about 20-30 nm. Kinetics and thermodynamic parameters were calculated by both Kissinger and Flynn-Wall-Ozawa (FWO) methods based on differential scanning calorimetry under non-isothermal condition following a heating rate of 5, 10, 15 and 20 °C/min. The results were compared with the same composition formulated by micronized aluminum powder and showed that the activation energy of thermal decomposition of HMX is decreased by 35 kJ/mol when micronized particle is replaced with nano-structured Al powder. Furthermore pre-exponential factor, critical temperatures for the thermal explosion, and 500-day cook-off temperature decreased significantly.