[实用新型]热胀冷缩产生压力的装置

说明书

所属技术领域

本实用新型提供一种热胀冷缩产生压力的装置，属于设计制造高压和超高压装置的技术领域。

背景技术

现有产生高压的装置主要有工程上使用的六面顶和两面顶设备以及实验室研究用的压砧。目前关于采用六面顶和两面顶设备的研究有：六面顶人造金刚石液压机实用新型工作缸，专利号：03249851.9，由缸筒1和缸底4组成，其特征在于：缸底4内端轴台配装在缸筒1底端口上，缸筒1底端口是与缸筒1内腔中心线同轴的直通腔口，缸底4内端头轴台与缸筒1底端口内壁形成的密封件容置腔中依次配装着至少三层密封环垫，压环2封压着密封件容置腔固装在缸底4的内端面上；一种新型的压力和超高压力的产生方法和装置，专利申请号：200510128068.9，其原理是：相变物质发生相变后，相变生成物体积增大而挤压相变物质产生压力和超高压，相变物质发生相变时压力容器内部是密闭空间，通过相变控制装置来控制相变的进行和终止，该发明的压力生成单元由相变控制装置、相变生成物、控制阀门、连接管道、相变物质、压力容器组成，压力生成单元之间有串联的、并联的、混合联接的方式，压力容器本身的强度和刚度要达到设计要求。关于压砧方案的设备研究有：Ji-an Xu，Ho-kwangMao，Russell J.Hemley and Earl Hines.Large volume high-pressure cell with supported moissaniteanvils，REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS，75(2004)：1034-1038。六面顶、两面顶和压砧等设备的基本原理均是通过外界作功，使型腔内部产生高压，其中六面顶和两面顶设备的优点是型腔较大，可满足Φ30毫米～Φ50毫米腔体合成工艺的要求，适用于工业生产，但设备体积庞大，自重达几十吨，且产生的压力较小，一般只有～10GPa；压砧产生的压力可大于100GPa，装置较小，但其缺点是型腔体积极小，仅为10^-4mm³数量级。综上所述，现有设备高压的产生原理决定了型腔体积和高压两者不能兼顾，因此利用目前的高压设备无法实现cm³数量级、10GPa以上的高压环境。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种产生高压和超高压的新原理，根据此原理设计新的高压和超高压产生装置，克服现有技术存在的缺陷，在完全不依赖外界作功的情况下，利用材料固有的热胀冷缩属性实现大型腔的高压和超高压环境。其技术方案为：

一种热胀冷缩产生压力的装置，其特征在于：包括外模具和过盈配合套装在外模具中的内模具，在内模具中心设计一贯穿的孔，孔的两端封闭在外模具内。

所述的热胀冷缩产生压力的装置，内模具为圆柱体，圆孔位于内模具轴线的中心位置且垂直于轴线。

所述的热胀冷缩产生压力的装置，内模具为棱柱体，孔的轴线垂直于内模具的轴线。

本实用新型的工作原理为：被研究材料过盈配合安装在孔内而位于整个装置的中心，完全不依赖外界作功，而是利用不同材料热胀冷缩系数的差异，让热膨胀系数小的材料紧密包裹(过盈配合)热膨胀系数大的材料，在整体受热时，被研究材料在温度升高时因不能自由膨胀而承受压力，温度越高，被研究材料受到的压力也越大，与此同时内、外模具则受拉应力，当拉应力超过内、外模具材料的抗拉强度时，内、外模具将发生开裂。当被研究材料的尺寸确定后，加热温度越高其产生的热膨胀也越大，由于受热膨胀时被研究材料与模具之间的作用力等于反作用力，在型腔内表面积一定的情况下，增加内、外模具的尺寸，增大其截面面积能够有效地提高型腔内部的压力。这样利用材料固有的热胀冷缩属性，实现了型腔内部的高压和超高压条件，解决了目前高压和超高压设备型腔体积较小的问题，实现在cm³数量级型腔体积内达到10GPa以上的高压环境。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：

1、装置设计简单，体积小巧，所用材料价格低廉，易于机加工，且整套装置容易装配；

2、大大降低了高压和超高压装置的制造成本，更适于实验室研究高压对材料组织结构的影响。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构示意图；

图2是图1所示实施例安装被研究材料后通过内模具轴心的A-A纵向剖面图；

图3是图1所示实施例安装被研究材料后通过孔轴心的B-B横向剖面图。

具体实施方式

1、外模具  2、内模具  3、孔  4、被研究材料