專利名稱：六面頂超高壓裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種安裝于鉸鏈?zhǔn)搅骓斠簤簷C(jī)上的靜態(tài)超高壓裝置，簡(jiǎn)稱為六面頂超高壓裝置，應(yīng)用于合成金剛石與立方氮化硼單晶及其燒結(jié)體等超硬材料，屬于超硬材料制造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在超高壓力下，物質(zhì)的原子或原子核密集程度大大提高，電子能位發(fā)生變化，從而可以改變物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)及物理機(jī)械性能，最典型的實(shí)例是在5. 5GPa超高壓力及1500°C左右的高溫條件下，合成金剛石與立方氮化硼單晶及其燒結(jié)體等超硬材料。合成金剛石與立方氮化硼單晶及其燒結(jié)體等超硬材料的超高壓裝置應(yīng)具備下述功能1、能將液壓機(jī)活塞的推力P轉(zhuǎn)化為5. 5GPa的超高壓力；2、具有一個(gè)能容納被壓縮物質(zhì)的超高壓腔，容積有數(shù)立方厘米至數(shù)百立方厘米；3、超高壓腔的壓力可以長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定不變(靜態(tài))；4、能通過(guò)低電壓大電流對(duì)被壓縮物質(zhì)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定地加熱，加熱溫度可達(dá)到1500°C ;5、超高壓裝置的各組元必須具有一定的耐用度，即經(jīng)濟(jì)性、安全性與操作的可行性?，F(xiàn)在應(yīng)用最廣的是年輪式兩面頂超高壓裝置及六面頂超高壓裝置?，F(xiàn)有六面頂超高壓裝置是由葉臘石塊，硬質(zhì)合金頂錘，小墊塊，大墊塊，鋼環(huán)，內(nèi)六方螺釘組成一個(gè)獨(dú)立的部件，在鉸鏈?zhǔn)搅骓斠簤簷C(jī)的六個(gè)活塞的頂部各安裝這樣一個(gè)部件，構(gòu)成一個(gè)完整的六面頂超高壓裝置。六面頂超高壓裝置的超高壓腔是由上、下、左、右、前、后六個(gè)頂錘的正方形頂面所圍成的正立方體空間。六面頂超高壓裝置中的關(guān)鍵組元——硬質(zhì)合金頂錘通常使用的材質(zhì)是含鈷量8 %的碳化鎢-鈷硬質(zhì)合金，這種硬質(zhì)合金的抗壓強(qiáng)度極限為5. 5GPa，隨著鉸鏈?zhǔn)搅骓斠簤簷C(jī)的大型化，硬質(zhì)合金頂錘也隨著變大，由于受到燒結(jié)工藝和“尺度效應(yīng)”的影響，大尺寸硬質(zhì)合金頂錘的抗壓強(qiáng)度極限會(huì)低于5. 5Gpa，當(dāng)超高壓腔中壓力達(dá)到5. 5GPa時(shí)，硬質(zhì)合金頂錘頂面承受的壓力已經(jīng)超過(guò)了材料本身的抗壓強(qiáng)度極限，因此硬質(zhì)合金頂錘使用壽命較低，這已經(jīng)成為了現(xiàn)在鉸鏈?zhǔn)搅骓斠簤簷C(jī)大型化的主要障礙。當(dāng)前迫切需要發(fā)明一種新型六面頂超高壓裝置，以適用鉸鏈?zhǔn)搅骓斠簤簷C(jī)大型化的要求。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)鉸鏈?zhǔn)搅骓斠簤簷C(jī)大型化存在的障礙，通過(guò)改進(jìn)六面頂超高壓裝置的結(jié)構(gòu)，在硬質(zhì)合金頂錘和鋼環(huán)之間增加一個(gè)緊箍環(huán)來(lái)改善硬質(zhì)合金頂錘的受力狀況，使硬質(zhì)合金頂錘能夠承受5. 5Gpa超高壓力。上述目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型六面頂超高壓裝置是由葉臘石塊，硬質(zhì)合金頂錘，緊箍環(huán)，小墊塊，大墊塊，鋼環(huán)，內(nèi)六方螺釘組成一個(gè)獨(dú)立的部件，在鉸鏈?zhǔn)搅骓斠簤簷C(jī)的六個(gè)活塞的頂部各安裝這樣一個(gè)部件，構(gòu)成一個(gè)完整的六面頂超高壓裝置。緊箍環(huán)與硬質(zhì)合金頂錘以及緊箍環(huán)與鋼環(huán)之間壓配合，對(duì)硬質(zhì)合金頂錘施加一定的預(yù)緊力，可以降低導(dǎo)致硬質(zhì)合金頂錘破裂的拉應(yīng)力與切應(yīng)力，使硬質(zhì)合金頂錘的受力狀況得到了很大的改善。緊箍環(huán)材料為合金結(jié)構(gòu)鋼并進(jìn)行淬火處理，具有高強(qiáng)度、高韌性；緊箍環(huán)與硬質(zhì)合金頂錘以及緊箍環(huán)與鋼環(huán)之間的壓配合錐度為1° -2° ;緊箍環(huán)厚度為20-50_。由于本實(shí)用新型六面頂超高壓裝置在硬質(zhì)合金頂錘和鋼環(huán)之間增加了一個(gè)緊箍環(huán)，有效的改善了硬質(zhì)合金頂錘的受力狀況，使硬質(zhì)合金頂錘能夠穩(wěn)定地承受5. 5Gpa超高壓力，提高了硬質(zhì)合金頂錘的使用壽命，降低了合成金剛石與立方氮化硼單晶及其燒結(jié)體等超硬材料時(shí)硬質(zhì)合金的消耗量，克服了鉸鏈?zhǔn)搅骓斠簤簷C(jī)大型化的主要障礙，為鉸鏈?zhǔn)搅骓斠簤簷C(jī)大型化創(chuàng)造了條件。
圖I或圖2所示為本發(fā)明六面頂超高壓裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖I中I是葉臘石塊，2是硬質(zhì)合金頂錘，3是緊箍環(huán)，4是小墊塊，5是大墊塊，6是 鋼環(huán)，7是內(nèi)六方螺釘。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例I :如圖I所示，一種六面頂超高壓裝置是由葉臘石塊I、硬質(zhì)合金頂錘2、緊箍環(huán)3、小墊塊4、大墊塊5、鋼環(huán)6及內(nèi)六方螺釘7組成一個(gè)獨(dú)立的部件，在鉸鏈?zhǔn)搅骓斠簤簷C(jī)的六個(gè)活塞的頂部各安裝這樣一個(gè)部件，構(gòu)成一個(gè)完整的六面頂超高壓裝置。鉸鏈?zhǔn)搅骓斠簤簷C(jī)單缸活塞的額定推力P為25MN，緊箍環(huán)3的材料為合金結(jié)構(gòu)鋼并進(jìn)行淬火處理，緊箍環(huán)3與硬質(zhì)合金頂錘2以及緊箍環(huán)3與鋼環(huán)6之間的壓配合錐度為I. 5°，厚度為25mm。在超高壓腔中壓力5. 5Gpa、溫度1500°C條件下合成金剛石與立方氮化硼單晶及其燒結(jié)體等超硬材料時(shí)，硬質(zhì)合金頂錘2有較高的使用壽命。實(shí)施例2 :與實(shí)施例I所述之六面頂超高壓裝置結(jié)構(gòu)相同，不同之處是鉸鏈?zhǔn)搅骓斠簤簷C(jī)單缸活塞的額定推力P為35MN，緊箍環(huán)3的厚度為30mm。在超高壓力腔中壓力5. 5Gpa、溫度1500°C條件下合成金剛石與立方氮化硼單晶及其燒結(jié)體等超硬材料時(shí)，硬質(zhì)合金頂錘2有較高的使用壽命。
權(quán)利要求1.一種六面頂超高壓裝置，它是由葉臘石塊(I)、硬質(zhì)合金頂錘(2)、緊箍環(huán)(3)、小墊塊(4)、大墊塊(5)、鋼環(huán)￠)、內(nèi)六方螺釘(7)組成一個(gè)獨(dú)立的部件，在鉸鏈?zhǔn)搅骓斠簤簷C(jī)的六個(gè)活塞的頂部各安裝一個(gè)這樣的部件所構(gòu)成的。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述之六面頂超高壓裝置，其特征在于緊箍環(huán)(3)的材質(zhì)為合金結(jié)構(gòu)鋼并進(jìn)行淬火處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述之緊箍環(huán)(3)，其特征在于緊箍環(huán)(3)與硬質(zhì)合金頂錘(2)以及緊箍環(huán)(3)與鋼環(huán)(6)之間的壓配合錐度為1° -2°。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述之緊箍環(huán)(3)，其特征在于緊箍環(huán)厚度為20-50mm。
專利摘要本實(shí)用新型六面頂超高壓裝置，它是由葉臘石塊(1)、硬質(zhì)合金頂錘(2)、緊箍環(huán)(3)、小墊塊(4)、大墊塊(5)、鋼環(huán)(6)、內(nèi)六方螺釘(7)組成一個(gè)獨(dú)立的部件，在鉸鏈?zhǔn)搅骓斠簤簷C(jī)的六個(gè)活塞的頂部各安裝一個(gè)這樣的部件所構(gòu)成的。其特征在于增加了一個(gè)對(duì)硬質(zhì)合金頂錘(2)產(chǎn)生預(yù)緊力的緊箍環(huán)(3)，可以有效地改善硬質(zhì)合金頂錘(2)的受力狀況，提高硬質(zhì)合金頂錘(2)的使用壽命，從而降低了在超高壓高溫條件下合成金剛石單晶與立方氮化硼單晶及其燒結(jié)體時(shí)的硬質(zhì)合金消耗量，有利于鉸鏈?zhǔn)搅骓斠簤簷C(jī)的大型化。
文檔編號(hào)B01J3/06GK202621126SQ20122020211
公開(kāi)日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月8日
發(fā)明者趙軍, 趙云良, 李昆揚(yáng), 趙爽之 申請(qǐng)人:鄭州新亞復(fù)合超硬材料有限公司