[发明专利]一种高温高压合成腔体

说明书

本发明公开了一种高温高压合成腔体，包括两个半腔体，两个所述半腔体相对扣合形成腔体，所述半腔体为长方体，所述半腔体采用叶腊石制成，所述半腔体的上表面和下表面的中心处设置有通孔，所述半腔体的其余各面镶嵌有氧化镁层，所述通孔内设置有高温组件。本发明将氧化镁层镶嵌在叶腊石上，形成叶腊石与氧化镁层相结合的复合块体组件，叶腊石使组件在高压下具有良好的密封性能，并且氧化镁相对于叶腊石具有相对较高的体弹模量，使用氧化镁作为传压介质，可有效地使顶锤的压力传递到腔体内部，从而使腔体内部压力达到更高的水平。高温组件具有良好的保温加热性能，保证热量的集中和防止热量扩散到顶锤。

技术领域

本发明涉及超硬复合材料技术领域，特别是涉及一种高温高压合成腔体。

背景技术

金刚石、立方氮化硼、其他超硬及超硬复合材料的合成多采用六面顶压机，六面顶6个顶锤围成一个立方体形状，可以放置相应尺寸的传压介质腔体。六面顶压机工作时，6个顶锤作用在立方体传压介质上并在腔体内部产生高压。加载过程中，部分传压介质受到挤压，分布在6个顶锤之间介质在立方体的12条边处形成密封边。外部加载力一部分通过顶锤面直接作用在传压介质上，在高压腔内产生高压；另一部分作用在密封边区域，通过密封边材料的内摩擦力及其与顶锤的外表面之间的摩擦力共同构成对高压腔的密封。人们就是通过高压设备及合成腔体产生高压，并辅助加热产生材料合成的一种极限条件——高压高温。

高质量的产品及高性能的材料需要更高的合成压力和更稳定的温度环境。压力方面，人们发明了很多方法来提高生产中合成腔体内部的压力，使生产用的腔体内部压力稳定在6GPa左右。提高腔体内部压力的方法分两种：1、提高设备的性能；2、改善合成腔体的结构。提高设备性能的方法有：扩大六面顶的缸径、减小顶锤的面积等；改善合成腔体的结构的方法主要有：采取增压单元、增设预密封边、改换组装内部组件的材料等。但是在生产中，压机缸径扩大到一定时无法进一步扩大，顶锤减小到一定程度时也会达到自身受力极限，容易裂锤，造成损失；采取增压单元，增设密封边等方式也给生产带来了成本增加、生产不稳定等问题。温度方面：发热材料采取电阻率高且不易被压缩的材料，目前，采用的石墨材料在高压条件下很容易被压缩。

发明内容

本发明的目的是提供一种高温高压合成腔体，以解决上述现有技术存在的问题，使腔体内形成高温和高压。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种高温高压合成腔体，包括两个半腔体，两个所述半腔体相对扣合形成腔体，所述半腔体为长方体，所述半腔体采用叶腊石制成，所述半腔体的上表面和下表面的中心处设置有通孔，所述半腔体的其余各面镶嵌有氧化镁层，所述通孔内设置有高温组件。

优选的，所述高温组件包括沿所述通孔周向由内向外依次设置的屏蔽管、等压管、加热管和绝热管，所述屏蔽管两端设置有屏蔽片，所述等压管两端设置有等压片，所述加热管两端设置有加热片，所述绝热管两端设置有绝热环，所述绝热环沿所述通孔的轴向的外侧设置有导电片，所述导电片沿所述通孔的轴向的外侧设置有钢碗。

优选的，所述屏蔽管为六方氮化硼管，所述屏蔽片为钼杯、铌杯或锆杯，所述屏蔽管和所述屏蔽片的厚度为0.5-2mm。

优选的，所述等压管为二氧化锆管，所述等压片为二氧化锆片，所述等压管和所述等压片的厚度为1-5mm，所述等压管和所述等压片中二氧化锆的含量为5-30％。

优选的，所述加热管和所述加热片采用石墨制成，所述加热管和所述加热片的厚度为0.5-3mm。

优选的，所述加热管和所述加热片采用钽箔制成，所述加热管和所述加热片的厚度为0.01-0.2mm。

优选的，所述绝热管和所述绝热环采用氧化锆制成，所述绝热管和所述绝热环的厚度为1-3mm。