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烟火药剂在使用、储存、运输和使用过程中事故频频发生,已造成大量人员伤亡和重大经济损失。降低烟火药事故发生和提高烟火药的安全性研究已成为烟火药研究领域的研究热点问题。论文在总结目前评价和表征含能材料热安全性参数和含能材料的热安全性评价方法及特点的基础上,采用SETARAM综合热分析仪研究了Sr(NO3)2/Mg-Al基烟火药、Sr(NO3)2/KClO4/Mg-Al基烟火药和Sr(NO3)2/SrCO3/KCl O4/Mg-Al基烟火药的热分解特征。基于热分析实验数据,采用Kissinger法计算得到3种红色药活化能分别为264kJ?mol-1、149kJ?mol-1和423kJ?mol-1。计算得到热爆炸临界环境温度Tb分别为494℃、456℃和466℃。研究发现,Sr(NO3)2/Mg-Al基烟火药热安全性最好,Sr(NO3)2/KClO4/Mg-Al基烟火药最差。借助于SETARAM综合热分析仪研究不同湿度下硝酸锶系列烟火药的热分解特性后发现,随着环境湿度的增大,硝酸锶系列烟火药的热分解放热峰温降低。由不同湿度下的热分析实验数据得到了药剂热失重随温度的变化关系。湿度越大,药剂的热失重越大;药剂的热失重随温度升高而增大。烟火药在高温高湿耦合作用下,其热安全最差。含水量对硝酸锶系列烟火药热分解特性的影响研究发现,当含水量<1%,硝酸锶系列烟火药剂的热安全性略有增加。当含水量>1%,就要影响烟火药的燃烧性能了。本文还对硝酸锶进行了探索性包覆改性,以改善硝酸锶系列烟火药的吸湿性。结果表明,包覆后硝酸锶烟火药的吸湿率明显降低,热爆炸临界环境温度Tb值均不同程度提高。本文采用ANSYS有限元软件建立了160mm×80mm裸药柱和纸壳包装红色烟火药柱的三维计算模型,计算了不同环境温度下裸药柱的受热过程,确定了红色药点火温度为731K,与实验推算值较为吻合。对比研究了包装条件(无包装和钢壳包装)、药柱尺寸(200mm×100mm和120mm×60mm)及环境温度上升速率对烟火药受热过程的影响。随着环境温度升高,裸药柱的点火延滞期缩短,点火位置发生变化,分别位于药柱中心偏上14mm,28mm和54mm处。相同环境温度条件下,纸壳包装药柱点火位置位于药柱中心偏上60mm处,钢壳包装药柱位于药柱中心偏上18mm处,而药柱点火温度无明显变化。相同条件下,纸壳包装药柱的自加速分解温度较低。药柱尺寸增大,点火位置由药柱中心向药柱偏上区域移动,自加速分解温度降低,点火延滞期缩短。当环境温度一定速率升温(0.3K?min-1和5K?min-1)时,纸壳包装药柱(160mm×80mm)点火位置位于药柱上边角处。本文也对单一装药单筒烟花和分层装药单筒烟花进行了三维计算。计算结果表明,黑色药的点火温度低于红色药的点火温度。药量大的单一装药黑色药单筒烟花的点火延滞期(212s)低于药量小的分层装药单筒烟花的点火延滞期(2105s)。4×4组合烟花的三维计算模型计算表明,环境温度500K时,组合烟花4个角率先发生点火现象,其自加速分解温度为434K,低于分层装药单筒烟花的自加速分解温度450K,点火延滞期为1218s;组合烟花较简化模型单筒烟花的点火延滞期要短。本文创新点在于首次研究了温湿度耦合作用对硝酸锶系列烟火药的热安全性影响规律。并利用数值模拟方法首次计算了中包组合烟花的点火位置、点火延滞期和自加速分解温度。