[发明专利]一种合成PCBN-PCD材料的组装腔体结构

说明书

本发明公开了一种合成PCBN‑PCD材料的组装腔体结构，包括芯体、加热系统、上端部堵头、下端部堵头和外套，所述外套为两端开口的筒装结构，所述芯体处于外套的轴线中心位置，所述芯体的外部包裹加热系统，所述外套的两端分别密封设置上端部堵头和下端部堵头，所述上端部堵头和下端部堵头的内端分别与对应位置的加热系统挤压接触，本合成PCBN‑PCD材料的组装腔体结构提高了加热效率，最大化利用腔体内部空间，能够解决合成腔体内压力场与温度场均匀性问题，提高PCBN/PCD生产质量，通过环状中部的绝缘杯，能够增加腔体的密封性，同时防止PCBN/PCD材料合成过程中叶腊石、石墨管渗透到合成芯柱中造成污染，提高PCBN/PCD材料的质量。

技术领域

本发明涉及PCBN/PCD材料技术领域，具体为一种合成PCBN-PCD材料的组装腔体结构。

背景技术

聚晶立方氮化硼（PCBN）与聚晶金刚石（PCD）等超硬材料聚晶的烧结合成过程中，需要将立方氮化硼或者金刚石与一定含量的粘结剂粉末组装到叶蜡石的密闭腔体内，由六面顶液压机对该组装体提供高压与高温的烧结环境。为了获得此高压高温的合成条件，一般利用六面顶液压机通过六个硬质合金顶锤提供高压，采用叶蜡石、白云石、钢圈与石墨基体等组成密闭腔体，将粉末置于石墨基体中，石墨不仅作为加热体提供高温环境，同时亦作为传压介质。

首先，一方面由于高压高温条件下石墨将发生弹性变形，导致合成腔体内压力损失，另一方面高压高温条件下粉末原料发生物理与化学反应时，石墨及其杂质极易渗入污染原料。其次，由于腔体内体积的变化与端部的热量散失，造成腔体内部的压力场与温度场不均匀，且腔体越大，不均匀程度越高。直接造成了所合成的PCBN/PCD产品质量的不稳定。此外，现有的聚晶合成腔体组装结构复杂，而且实用性差，高温高压合成时电流直接通过合成芯柱进行加热的，这样会对PCBN/PCD的合成质量产生不良的影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种合成PCBN-PCD材料的组装腔体结构，通过双加热系统，提高加热效率，同时解决合成腔体内压力场和温度场均匀性问题，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种合成PCBN-PCD材料的组装腔体结构，包括芯体、加热系统、上端部堵头、下端部堵头和外套，所述外套为两端开口的筒装结构，所述芯体处于外套的轴线中心位置，所述芯体的外部包裹加热系统，所述外套的两端分别密封设置上端部堵头和下端部堵头，所述上端部堵头和下端部堵头的内端分别与对应位置的加热系统挤压接触，所述加热系统的竖直外侧壁与外套的内壁接触；

所述加热系统包括第一加热系统和第二加热系统，所述第一加热系统包括石墨加热杯和第一加热片，所述石墨加热杯包裹在芯体的外部，所述第一加热片固定设置在石墨加热杯的上下两端，所述第二加热系统包括第二加热板和石墨管，所述石墨管包裹在第一加热系统的外部，且石墨管的两端分别密封设置第二加热片，处于同一端的第一加热片和第二加热片表面相贴合；

所述上端部堵头和下端部堵头内部均包括与加热系统导通的导电体。

作为本发明的一种优选技术方案，所述石墨加热杯与石墨管的竖直壁之间同轴贴合设置陶瓷管和绝缘杯，所述陶瓷管与石墨加热杯的外壁同轴贴合布置，所述绝缘杯与石墨管的内壁同轴贴合布置，所述石墨管的外壁同轴贴合安装氧化镁管。

作为本发明的一种优选技术方案，所述上端部堵头包括导电博士帽钢圈和导电碗式钢圈，所述导电碗式钢圈的竖直侧壁端部与导电博士帽钢圈的平面部分接触且导通，所述导电碗式钢圈内部填充叶蜡石片，所述导电博士帽钢圈竖直套筒内部填充陶瓷片，所述导电博士帽钢圈的竖直套筒外部从端部至底部依次同轴固定设置白云石环和叶蜡石环，所述下端部堵头和上端部堵头结构相同，所述下端部堵头和上端部堵头的叶蜡石环分别与对应位置的第二加热片挤压接触，所述下端部堵头和上端部堵头内导电博士帽钢圈的竖直套筒端部与对应位置的第二加热片接触且导通。