CN203507962U - 一种高温高压合成模 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种高温高压合成模，包括矩形块状的叶腊石模体，叶腊石模体的中部设置上下穿通的高压模腔，高压模腔内安设白云石复合材料环，高压模腔的上下两端分别安设内腔充填叶腊石复合材料的导电钢碗，其特征在于所述的叶腊石模体的四个外侧面设置有凹坑，每个凹坑配置有侧向增压单元，同时在高压模腔的上下两端导电钢碗内面分别配置轴向增压单元。本实用新型使模腔的最高压力提升20%以上，产生7GPa以上的超高压，有利于合成出性能更优异的复合材料；采用侧向增压单元部分替代叶腊石，节省了叶腊石的使用量；本实用新型结构简单，制作和使用方便，增压单元可选择性多，生产成本低，实用价值强，可广泛应用于工业生产和科研。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种高温高压合成模，特别是涉及一种应用于合成金刚石和立方氮化硼及其复合材料的高温高压合成模。
背景技术
在超硬材料合成领域，主要采用的是六面顶压机配合叶腊石合成模的静压触媒法，叶腊石材料的主要作用是传压、密封和保温。在使用该方式增压时，叶腊石合成腔体的最高压力始终没能突破6GPa，在腔体压力超过5GPa后，六面顶压机的大部分加载被消耗在叶腊石的密封边上，腔体压力随加载增加的效率急剧下降，如果进一步增加加载将会使顶锤破坏而增加很大的生产成本。但是，一些重要的物质和工业生产材料在6GPa以上会出现一些新的特性，比如聚晶金刚石，在压力超过6GPa后，金刚石颗粒会发生更多的塑形形变，使金刚石颗粒与颗粒间的界面充分接触从而能在金刚石颗粒之间形成大量的D-D键合，得到高相对密度、高耐磨性、高硬度的金刚石复合材料（J. Qian, G. Voronin, et al., J. Mater. Res. 17, 2153 2002），金刚石复合片就是其中之一，压力越高越有利于合成出高品质的金刚石复合片。之前有极少的高于6GPa的大腔体超高压装置被提出，但因合成模结构改变过大、生产成本高、制作或操作过程复杂等原因，无法在工业上广泛使用。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题在于克服上述现有技术存在的不足提供了一种高温高压合成模，它不仅能使叶腊石合成腔体的最高压力达到7GPa，而且结构简单，使用方便。
本实用新型为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：包括矩形块状的叶腊石模体，叶腊石模体的中部设置上下穿通的高压模腔，高压模腔内安设白云石复合材料环，高压模腔的上下两端分别安设内腔充填叶腊石复合材料的导电钢碗，其特征在于所述的叶腊石模体的四个外侧面设置有凹坑，每个凹坑配置有侧向增压单元，同时在高压模腔的上下两端导电钢碗内面分别配置轴向增压单元。
按上述方案，所述的侧向增压单元呈块状，截面形状与凹坑截面形状相同，为矩形、圆形、椭圆形或六边形。
按上述方案，所述的凹坑位于叶腊石模体外侧面的中部，且凹坑的底面面积为叶腊石模体外侧面面积的10~62%。
按上述方案，所述的侧向增压单元为一层或多层，由三氧化二铝、氧化镁、立方氮化硼、六方氮化硼、铁、碳化钨中的任何一种，或者它们中的任何两种或几种复合材料制成。
按上述方案，所述的凹坑底面的叶腊石厚度不低于2mm。
按上述方案，所述的轴向增压单元分别安设在白云石复合材料环内腔的上下端，轴向增压单元的截面形状与白云石复合材料环内腔截面形状相同。
按上述方案，所述的轴向增压单元为一层或多层，由铁、碳化钨、钼、钛、锆、铌、钨中的任何一种或几种，或者它们中的任一种合金制成。
按上述方案，所述的轴向增压单元的厚度等于或大于2mm。
按上述方案，所述的叶腊石模体和白云石复合材料环由上下两部分对合而成。
本实用新型的有益效果是： 1、通过增设增压单元大大提高了模腔的传压效率，使模腔的最高压力提升20%以上，产生7GPa以上的超高压，有利于合成出性能更优异的复合材料；2、本实用新型保留了传统的叶腊石作为密封材料，因此在提高传压效率的同时保持了合成模优良的密封性能，有利于合成性能稳定的目标材料；同时采用侧向增压单元部分替代叶腊石，和传统粉压叶腊石合成模相比节省了叶腊石的使用量；3、本实用新型结构简单，制作和使用方便，增压单元可选择性多，生产成本低，实用价值强，可广泛应用于工业生产和科研。
附图说明
图1为本实用新型一个实施例的正剖视图。
图2为图1中的A-A剖视图。
图3为图1的侧视图。
图4为本实用新型一个实施例中侧向增压单元的立体图。
图5为本实用新型一个实施例中轴向增压单元的立体图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进一步说明。
包括矩形块状的叶腊石模体6，叶腊石模体的中部设置上下穿通的高压模腔7，高压膜腔内安设白云石复合材料环2，白云石复合材料环为圆形环，高压模腔的上下两端分别安设内腔充填叶腊石复合材料5的导电钢碗4，所述的导电钢碗呈扁杯状，内腔充填圆柱块状的叶腊石复合材料，叶腊石复合材料面向内；所述的叶腊石模体的四个外侧面设置有凹坑，凹坑截面形状为矩形，四个角有圆弧倒角，所述的凹坑位于叶腊石模体外侧面的中部，且凹坑的底面面积为叶腊石模体外侧面面积的30%；每个凹坑配置有侧向增压单元1，所述的侧向增压单元呈矩形块状，截面形状与凹坑截面形状相同，由三氧化二铝制成；同时在高压模腔的上下两端导电钢碗内面分别配置轴向增压单元，所述的轴向增压单元分别安设在白云石复合材料环2内腔的上下端，轴向增压单元的截面形状与白云石复合材料环内腔截面形状相同，为圆形块状，所述的轴向增压单元为一层，由铁制成，厚度为4mm。所述的叶腊石模体和白云石复合材料环由上下对称的两部分对合而成。
本实用新型具有结构简单、组装容易的特点，而且可以根据需要随意更换不同尺寸或不同材质的增压单元。
本实用新型的实现过程：首先将白云石复合材料环在模具中预压成型，再将白云石复合材料和叶腊石放在特定的模具中压成一体。组装时，先组装合成模的下半部分，在下半块叶腊石模体和白云石复合材料环的空腔内，依次放入内腔充填叶腊石复合材料的导电钢碗和轴向增压单元，再装入加热元件和被加工件，然后将上半块叶腊石和白云石复合材料环扣合在上面，放入轴向增压单元和内腔充填叶腊石复合材料的导电钢碗，最后在叶腊石模体的四个侧面组装上4个侧向增压单元。由此形成高温高压合成模，便可放入六面顶压机中进行高温高压合成。侧向增压单元的应用，不仅提升了合成模的传压效率，同时可以有效的阻断热气体的运动，减少热气体的冲出量，保护非加热顶锤，延长非加热顶锤的使用寿命。
Claims (9)
1.一种高温高压合成模，包括矩形块状的叶腊石模体，叶腊石模体的中部设置上下穿通的高压模腔，高压模腔内安设白云石复合材料环，高压模腔的上下两端分别安设内腔充填叶腊石复合材料的导电钢碗，其特征在于所述的叶腊石模体的四个外侧面设置有凹坑，每个凹坑配置有侧向增压单元，同时在高压模腔的上下两端导电钢碗内面分别配置轴向增压单元。
2.根据权利要求1所述的高温高压合成模，其特征在于所述的侧向增压单元呈块状，截面形状与凹坑截面形状相同，为矩形、圆形、椭圆形或六边形。
3.根据权利要求1或2所述的高温高压合成模，其特征在于所述的凹坑位于叶腊石模体外侧面的中部，且凹坑的底面面积为叶腊石模体外侧面面积的10~62%。
4.根据权利要求1或2所述的高温高压合成模，其特征在于所述的侧向增压单元为一层或多层，由三氧化二铝、氧化镁、立方氮化硼、六方氮化硼、铁、碳化钨中的任何一种制成。
5.根据权利要求3所述的高温高压合成模，其特征在于所述的凹坑底面的叶腊石厚度不低于2mm。
6.根据权利要求1或2所述的高温高压合成模，其特征在于所述的轴向增压单元分别安设在白云石复合材料环内腔的上下端，轴向增压单元的截面形状与白云石复合材料环内腔截面形状相同。
7.根据权利要求6所述的高温高压合成模，其特征在于所述的轴向增压单元为一层或多层，由铁、碳化钨、钼、钛、锆、铌、钨中的任何一种，或者它们中的任一种合金制成。
8.根据权利要求6所述的高温高压合成模，其特征在于所述的轴向增压单元的厚度等于或大于2mm。
9.根据权利要求1所述的高温高压合成模，其特征在于所述的叶腊石模体和白云石复合材料环由上下两部分对合而成。
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