[发明专利]力-热作用下表征TATB基PBX内应力的方法

权利要求书

1.一种力-热作用下表征TATB 基PBX内应力的方法，其特征在于包括如下步骤：

对PBX进行原位机械应力/热应力加载，利用中子衍射技术获得TATB晶体的晶格点阵参数，获取机械应力、温度与TATB晶格点阵参数的关系；

同时，利用内部微结构表征技术获得PBX的细观结构；

通过机械应力、温度与TATB晶格点阵参数的关系以及细观结构获得PBX的性能拐点，最终获得热-力耦合作用下的PBX内部TATB晶体响应行为规律；所述的性能拐点是通过内部微结构表征技术获得的PBX细观结构变化的拐点；

所述的中子衍射技术，具体是：

采用中子应力衍射谱仪，控制PBX外部环境为：温度-55℃至200℃、机械应力0MPa～40Mpa，获得复合力、热环境下PBX内部TATB晶格点阵参数；

机械应力、温度与TATB晶格点阵参数的关系，具体是通过如下方法得到的：

应力和温度的改变会导致晶格间距的改变，中子衍射测量晶体学平面之间的晶格间距，从而导出弹性应变，然后根据应变计算应力和热膨胀系数；当晶体材料受到与其晶面间距相近波长的射线照射时，射线将被衍射从而形成特定的布拉格峰，衍射线产生的角度由布拉格衍射定律给出：

（1）

式中：λ为射线波长；d_hkl为产生布拉格峰的hkl晶面间距；θ_hkl为布拉格角；

衍射峰的观察位置与入射束成2θ_hkl角，应变测量是在散射矢量的方向上，它平分入射束和衍射束的夹角；从样品测得晶面间距d的变化可以计算出应变ε的大小：

（2）

式中, d₀为无应力标准样品的晶面间距值；

对稳态反应堆产生的中子，用单色器选择某一固定波长的中子束，样品晶面间距的变化Δd会引起相应的衍射峰峰位偏移Δθ；用这种方法测量样品某一晶面的衍射峰，并使用高斯/洛仑兹拟合程序来确定衍射峰的峰位；因此弹性应变为：

（3）

式中，θ₀为无应力标准样品的布拉格衍射峰的峰位；

当主方向已知时，3个方向的测量已经足够确定一个完整的应力张量；

（4）

（5）

（6）

式中，E为弹性模量，v为泊松比，ε_xx、ε_yy和ε_zz分别是从样品测得空间3个方向的弹性应变；

获得TATB炸药晶体在疏松状态下机械应力/温度与TATB晶体中子衍射点阵参数为线性关系。

2.根据权利要求1所述力-热作用下表征TATB 基PBX内应力的方法，其特征在于：

所述内部微结构表征技术包括：扫描电子显微镜技术、微焦点X射线断层扫描技术或中子小角散射技术。