Page 69 - 《爆炸与冲击》2026年第4期

第 46 卷 朱守军，等： 钛纤维含量对Al/PTFE-RDX组合装药力学行为和爆炸性能的影响 第 4 期

的表面化学成分进行了表征。每个元素的结合
♥ Al 2 O 3
能根据标准碳（C 1s）的信号进行校准，标准碳的 ♦ AlF 3
♥ ♣
结 合 能 为 284.8 eV [42] ， 并 利 用 NIST（ National TiO 2
♠ Ti 3 O 5
Institute of Standards and Technology）数据库对数 ♦ ♥
据进行分峰处理，结果如图 16 所示。图 16(a) 中 Intensity
XPS Al 2p 的高分辨率光谱可以解卷积拟合成两 ♦
♦ ♦ ♦ ♠ ♣ ♥ ♦
个特征峰，在 75.4 eV 处出现一个强特征峰，对应 ♥ ♠ ♣ ♦ ♣ ♦ ♥ ♣ ♣
为 Al-O 键，进一步说明爆炸固体残留物中含有
Al O 。在 76.9 eV 处出现一个弱特征峰，对应为 20 40 2θ/(°) 60 80
3
2
3
Al-F 键，证明爆炸反应过程有 AlF 生成。图 16(b)
图 15 质量分数为 5% 的短切钛纤维 Al/PTFE-RDX 组合
为 XPS Ti 2p 的高分辨率光谱，因自旋轨道裂分
装药的爆炸固体残留物 XRD 图
产生的高分辨率谱 Ti 2p （458.5 eV）和低分辨率
3/2
Fig. 15 XRD pattern of explosion solid residues of
谱 Ti 2p （464.4 eV）双峰 [43] 。结合能为 458.5 eV
1/2 Al/PTFE-RDX composite charges containing 5%
的 Ti 2p 3/ 2 峰可解卷积为 Ti (458.2 eV) 和 Ti 4+ short-cut titanium fiber
3+
(459.2 eV) 的组分峰，而结合能为 464.4 eV 的 Ti 2p 1/ 2 可解卷积为 Ti (463.5 eV) 和 Ti (464.7 eV) 的组分
4+
3+
峰，分别对应的是钛的氧化物 TiO 以及 Ti O 。值得注意的是，在 Ti 的分谱中并未检测到单质 Ti 特征峰
2
3 5
的存在，这表明短切钛纤维在爆炸反应过程中已被完全氧化。

Al 2p Ti 2p Ti 2p 3/2
Al-O
75.4 eV Ti 3+
Ti 4+ 458.2 eV
Al-F T4 + 459.2 eV
76.9 eV
Intensity Intensity 464.7 eV Ti 2p 1/2 463.5 eV
Ti
3+

84 82 80 78 76 74 72 70 470 468 466 464 462 460 458 456 454
Binding energy/eV Binding energy/eV
(a) Al 2p (b) Ti 2p
图 16 含有 5% 短切钛纤维的 Al/PTFE-RDX 组合装药爆炸固体残余物的 XPS 光谱
Fig. 16 XPS spectra explosion solid residues of Al/PTFE-RDX composite charges containing 5% short-cut titanium fiber

含短切钛纤维的 Al/PTFE-RDX 组合装药爆炸反应过程如图 17 所示，主要分为以下几个主要阶段。
(1) RDX 起爆与活性材料初步响应：Al/PTFE-RDX 组合装药的内层 RDX 药柱被雷管引爆后发生爆
炸反应，生成大量氮氧化物（NO ）、碳氧化物（CO ）、水蒸气等爆炸产物。此时，外层环状活性材料在
x
x
RDX 药柱爆炸产物的强烈冲击作用下产生大量裂纹，爆炸能量在环状活性材料的约束作用下不断积累，
最终将环状活性材料爆炸破碎并抛洒至周围环境中，反应方程式可表示为：

C 3 H 6 N 6 O 6 → NO x (g)+CO x (g)+H 2 O(g) (7)
(2) “破壳”效应与活性核暴露：活性材料中的 PTFE 与周围水蒸气在 RDX 爆炸产生的高温高压环
境下发生分解，产生大量的含氟气态分子，活性材料中的 Al 颗粒和短切钛纤维表面的氧化膜（Al O 和
3
2
TiO ）在氟化氢分子作用下产生“破壳”效应 [44] ，暴露内部的活性金属核，从而加快后续放热反应速率。
2
(CF 2 CF 2 ) n +H 2 O → HF(g)+CF x (g)+CO x (g) (8)
Al 2 O 3 +TiO 2 +HF → AlF 3 (s,g)+TiF 4 (s,g)+H 2 O(g) (9)

042301-13