一種高溫高壓合成模的製作方法
2023-06-25 04:18:06 1
一種高溫高壓合成模的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種高溫高壓合成模，包括矩形塊狀的葉臘石模體，葉臘石模體的中部設置上下穿通的高壓模腔，高壓模腔內安設白雲石複合材料環，高壓模腔的上下兩端分別安設內腔充填葉臘石複合材料的導電鋼碗，其特徵在於所述的葉臘石模體的四個外側面設置有凹坑，每個凹坑配置有側向增壓單元，同時在高壓模腔的上下兩端導電鋼碗內面分別配置軸向增壓單元。本實用新型使模腔的最高壓力提升20%以上，產生7GPa以上的超高壓，有利於合成出性能更優異的複合材料；採用側向增壓單元部分替代葉臘石，節省了葉臘石的使用量；本實用新型結構簡單，製作和使用方便，增壓單元可選擇性多，生產成本低，實用價值強，可廣泛應用於工業生產和科研。
【專利說明】—種局溫局壓合成模
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種高溫高壓合成模，特別是涉及一種應用於合成金剛石和立方氮化硼及其複合材料的高溫高壓合成模。
【背景技術】
[0002]在超硬材料合成領域，主要採用的是六面頂壓機配合葉臘石合成模的靜壓觸媒法，葉臘石材料的主要作用是傳壓、密封和保溫。在使用該方式增壓時，葉臘石合成腔體的最高壓力始終沒能突破6GPa，在腔體壓力超過5GPa後，六面頂壓機的大部分加載被消耗在葉臘石的密封邊上，腔體壓力隨加載增加的效率急劇下降，如果進一步增加加載將會使頂錘破壞而增加很大的生產成本。但是，一些重要的物質和工業生產材料在6GPa以上會出現一些新的特性，比如聚晶金剛石，在壓力超過6GPa後，金剛石顆粒會發生更多的塑形形變，使金剛石顆粒與顆粒間的界面充分接觸從而能在金剛石顆粒之間形成大量的D-D鍵合，得到高相對密度、高耐磨性、高硬度的金剛石複合材料(J.Qian, G.Voronin, et al.，J.Mater.Res.17，2153 2002)，金剛石複合片就是其中之一，壓力越高越有利於合成出高品質的金剛石複合片。之前有極少的高於6GPa的大腔體超高壓裝置被提出，但因合成模結構改變過大、生產成本高、製作或操作過程複雜等原因，無法在工業上廣泛使用。
【發明內容】
[0003]本實用新型所要解決的技術問題在於克服上述現有技術存在的不足提供了一種高溫高壓合成模，它不僅能使葉臘石合成腔體的最高壓力達到7GPa，而且結構簡單，使用方便。
[0004]本實用新型為解決上述提出的問題所採用的技術方案為:包括矩形塊狀的葉臘石模體，葉臘石模體的中部設置上下穿通的高壓模腔，高壓模腔內安設白雲石複合材料環，高壓模腔的上下兩端分別安設內腔充填葉臘石複合材料的導電鋼碗，其特徵在於所述的葉臘石模體的四個外側面設置有凹坑，每個凹坑配置有側向增壓單元，同時在高壓模腔的上下兩端導電鋼碗內面分別配置軸向增壓單元。
[0005]按上述方案，所述的側向增壓單元呈塊狀，截面形狀與凹坑截面形狀相同，為矩形、圓形、橢圓形或六邊形。
[0006]按上述方案，所述的凹坑位於葉臘石模體外側面的中部，且凹坑的底面面積為葉臘石模體外側面面積的10?62%。
[0007]按上述方案，所述的側向增壓單元為一層或多層，由三氧化二鋁、氧化鎂、立方氮化硼、六方氮化硼、鐵、碳化鎢中的任何一種，或者它們中的任何兩種或幾種複合材料製成。
[0008]按上述方案,所述的凹坑底面的葉臘石厚度不低於2mm。
[0009]按上述方案，所述的軸向增壓單元分別安設在白雲石複合材料環內腔的上下端，軸向增壓單元的截面形狀與白雲石複合材料環內腔截面形狀相同。
[0010]按上述方案，所述的軸向增壓單元為一層或多層，由鐵、碳化鎢、鑰、鈦、鋯、鈮、鎢中的任何一種或幾種，或者它們中的任一種合金製成。
[0011]按上述方案，所述的軸向增壓單元的厚度等於或大於2_。
[0012]按上述方案，所述的葉臘石模體和白雲石複合材料環由上下兩部分對合而成。
[0013]本實用新型的有益效果是:1、通過增設增壓單元大大提高了模腔的傳壓效率，使模腔的最高壓力提升20%以上，產生7GPa以上的超高壓，有利於合成出性能更優異的複合材料；2、本實用新型保留了傳統的葉臘石作為密封材料，因此在提高傳壓效率的同時保持了合成模優良的密封性能，有利於合成性能穩定的目標材料；同時採用側向增壓單元部分替代葉臘石，和傳統粉壓葉臘石合成模相比節省了葉臘石的使用量；3、本實用新型結構簡單，製作和使用方便，增壓單元可選擇性多，生產成本低，實用價值強，可廣泛應用於工業生產和科研。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型一個實施例的正剖視圖。
[0015]圖2為圖1中的A-A剖視圖。
[0016]圖3為圖1的側視圖。
[0017]圖4為本實用新型一個實施例中側向增壓單元的立體圖。
[0018]圖5為本實用新型一個實施例中軸向增壓單元的立體圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖對本實用新型進一步說明。
[0020]包括矩形塊狀的葉臘石模體6，葉臘石模體的中部設置上下穿通的高壓模腔7，高壓膜腔內安設白雲石複合材料環2，白雲石複合材料環為圓形環，高壓模腔的上下兩端分別安設內腔充填葉臘石複合材料5的導電鋼碗4，所述的導電鋼碗呈扁杯狀，內腔充填圓柱塊狀的葉臘石複合材料，葉臘石複合材料面向內；所述的葉臘石模體的四個外側面設置有凹坑，凹坑截面形狀為矩形，四個角有圓弧倒角，所述的凹坑位於葉臘石模體外側面的中部，且凹坑的底面面積為葉臘石模體外側面面積的30% ;每個凹坑配置有側向增壓單元1，所述的側向增壓單元呈矩形塊狀，截面形狀與凹坑截面形狀相同，由三氧化二鋁製成；同時在高壓模腔的上下兩端導電鋼碗內面分別配置軸向增壓單元，所述的軸向增壓單元分別安設在白雲石複合材料環2內腔的上下端，軸向增壓單元的截面形狀與白雲石複合材料環內腔截面形狀相同，為圓形塊狀，所述的軸向增壓單元為一層，由鐵製成，厚度為4_。所述的葉臘石模體和白雲石複合材料環由上下對稱的兩部分對合而成。
[0021]本實用新型具有結構簡單、組裝容易的特點，而且可以根據需要隨意更換不同尺寸或不同材質的增壓單元。
[0022]本實用新型的實現過程:首先將白雲石複合材料環在模具中預壓成型，再將白雲石複合材料和葉臘石放在特定的模具中壓成一體。組裝時，先組裝合成模的下半部分，在下半塊葉臘石模體和白雲石複合材料環的空腔內，依次放入內腔充填葉臘石複合材料的導電鋼碗和軸向增壓單元，再裝入加熱元件和被加工件，然後將上半塊葉臘石和白雲石複合材料環扣合在上面，放入軸向增壓單元和內腔充填葉臘石複合材料的導電鋼碗，最後在葉臘石模體的四個側面組裝上4個側向增壓單元。由此形成高溫高壓合成模，便可放入六面頂壓機中進行高溫高壓合成。側向增壓單元的應用，不僅提升了合成模的傳壓效率，同時可以有效的阻斷熱氣體的運動，減少熱氣體的衝出量，保護非加熱頂錘，延長非加熱頂錘的使用壽命。
【權利要求】
1.一種高溫高壓合成模，包括矩形塊狀的葉臘石模體，葉臘石模體的中部設置上下穿通的高壓模腔，高壓模腔內安設白雲石複合材料環，高壓模腔的上下兩端分別安設內腔充填葉臘石複合材料的導電鋼碗，其特徵在於所述的葉臘石模體的四個外側面設置有凹坑，每個凹坑配置有側向增壓單元，同時在高壓模腔的上下兩端導電鋼碗內面分別配置軸向增壓單元。
2.根據權利要求1所述的高溫高壓合成模，其特徵在於所述的側向增壓單元呈塊狀，截面形狀與凹坑截面形狀相同，為矩形、圓形、橢圓形或六邊形。
3.根據權利要求1或2所述的高溫高壓合成模，其特徵在於所述的凹坑位於葉臘石模體外側面的中部，且凹坑的底面面積為葉臘石模體外側面面積的10-62%。
4.根據權利要求1或2所述的高溫高壓合成模，其特徵在於所述的側向增壓單元為一層或多層，由三氧化二鋁、氧化鎂、立方氮化硼、六方氮化硼、鐵、碳化鎢中的任何一種製成。
5.根據權利要求3所述的高溫高壓合成模，其特徵在於所述的凹坑底面的葉臘石厚度不低於2mm。
6.根據權利要求1或2所述的高溫高壓合成模，其特徵在於所述的軸向增壓單元分別安設在白雲石複合材料環內腔的上下端，軸向增壓單元的截面形狀與白雲石複合材料環內腔截面形狀相同。
7.根據權利要求6所述的高溫高壓合成模，其特徵在於所述的軸向增壓單元為一層或多層，由鐵、碳化鎢、鑰、鈦、鋯、鈮、鎢中的任何一種，或者它們中的任一種合金製成。
8.根據權利要求6所述的高溫高壓合成模，其特徵在於所述的軸向增壓單元的厚度等於或大於2mmο
9.根據權利要求1所述的`高溫高壓合成模，其特徵在於所述的葉臘石模體和白雲石複合材料環由上下兩部分對合而成。
【文檔編號】B01J3/06GK203507962SQ201320575742
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年9月17日 優先權日:2013年9月17日
【發明者】賀凱, 孟志民, 鄭安, 陳文婷, 汪宏菊 申請人:江漢石油鑽頭股份有限公司, 武漢銳特金剛石有限公司