[发明专利]六面顶多级增压装置

说明书

技术领域

本发明公开了一种六面顶多级增压装置，涉及金刚石和立方氮化硼等超硬材料及其制品高压制备装置，属于高压物理学领域。

背景技术

高压装置作为研究“高压”对物质的晶体结构、相变、状态方程及物理性质等影响的必备工具，其研究是探索金刚石、立方氮化硼及其制品等新型超硬材料和“常压”下无法制备的新材料的基础，其广泛被应用于高压物理学、地球物理学、材料学以及高压生物学等基础科学研究领域。

六面顶高压装置是我国自行开发独立设计的高压装备，全球装机数量约为6000台左右。六面顶高压装置优点是吨位较低、投入较少、技术相对容易，操作比较简单，压力传递快且效率高；缺点是六面顶高压装置的高压腔体可获得的极限压力值较低，仅能达到5-6万个大气压。为提高六面顶高压装置的高压腔体可获得的极限压力值，推进六面顶高压技术发展，针对六面顶高压制备装置存在的高压腔体可获得的极限压力值过低的问题，四川大学开展了一种新型大腔体高压装置(CN 102188935A)及用于产生超高压的新型装置(CN 101091895A)的研究工作，将六面顶高压腔体可获得的极限压力值提高至8万个大气压左右，促进了六面顶高压技术发展。

为进一步提高六面顶高压腔体可获得的极限压力值至几十万个大气压，实现六面顶高压装置与金刚石对顶砧式高压装置的优势互补，满足高压物理学、地球物理学、材料学以及高压生物学对大腔体高温高压下物质体系研究需求，发明人设计了六面顶多级增压装置，此方面工作未见报道。

发明内容

本发明的目的在于解决六面顶高压装置的高压腔体可获得的极限压力值较低，不能满足高压物理学、地球物理学、材料学以及高压生物学对大腔体高温高压下物质体系研究需求问题。本发明的六面顶多级增压装置能够提高六面顶高压腔体可获得的极限压力值至几十万个大气压，可以实现六面顶高压装置与金刚石对顶砧式高压装置的优势互补，促进高压物理学、地球物理学、材料学以及高压生物学等基础科学的发展。

本发明的上述目的提供以下技术方案实现，结合附图说明如下：

本发明提供了一种六面顶多级增压装置，主要由六面顶液压机驱动的顶锤1、增压单元和传压介质块20组成，所述的顶锤1个数为6个，两两对称，且同轴布置，三条轴线相互垂直且交于一点，顶锤1由锤头4、预紧环及垫块组成，锤头4与预紧环配合组装，锤头4顶部为棱台结构，底部为带倒角的圆柱体，顶部和底部之间由对称的扇形大斜面过渡，所述传压介质块20位于相互垂直的三条轴线交点处，其外部添加或内部嵌入增压单元并设有高压腔体16，所述增压单元个数为2个以上，所述传压介质块20个数为1个以上，所述增压单元、传压介质块20分级装配。

所述锤头与预紧环滑配合或过盈配合组装，所述预紧环和垫块为一级或多级结构；锤头材质为钢材质或硬质合金。

所述增压单元为圆台式结构、棱台式结构或七面体式结构，其材质为钢材质、硬质合金、金刚石烧结体、立方氮化硼烧结体或天然金刚石等高硬度材料。

所述高压腔体16内装有加热管24，加热管24内腔由绝缘堵头23和套装的绝缘管25封闭构成样品腔26，加热管24上下端装有热导片22和导电帽21，所述传压介质块20材质为叶腊石或氧化镁(MgO)混合氧化锆(CoO₂)复合材料。

所述增压单元为2个棱台式或圆台式增压单元，并嵌入1个一级两孔式六面体传压介质块3内部，位于高压腔体两侧并与六面顶加热的顶锤1的锤头接触，构成6-2式一级六面顶增压装置。

所述增压单元个数为8个，由6个一级棱台式增压单元2和2个二级棱台式或圆台式增压单元11组成，并分别嵌入一级六孔式传压介质块9和二级两孔式六面体传压介质块10内部，所述二级两孔式六面体传压介质块10置于一级六孔式传压介质块9内部，构成6-6-2式二级六面顶增压装置。

所述增压单元个数为10个，由8个一级七面体式增压单元12和2个二级棱台式或圆台式增压单元11组成，2个二级棱台式或圆台式增压单元11嵌入二级二孔式八面体传压介质块13内部，8个一级七面体式增压单元12挤压二级二孔式八面体传压介质块13，从而驱动2个二级棱台式或圆台式增压单元11挤压高压腔体16，构成6-8-2式二级六面顶增压装置。

所述的增压单元个数为12个，由6个一级棱台式增压单元2和6个二级棱台式增压单元15组成，并分别嵌入一级、二级六孔式传压介质块9、14内部，所述二级六孔式传压介质块14置于一级六孔式传压介质块9内部，构成6-6-6式二级六面顶增压装置。