[实用新型]超高压高温合成块

说明书

本实用新型涉及六面顶压机进行超高压高温合成用的合成块，属于高压合成技术领域。

金刚石、立方氮化硼及其复合超硬材料性能优异，用途广泛。在它们的超高压高温合成中，合成腔内的压力场和温度场具有决定性意义，而它们在相当大程度上取决于合成块的形状与材质。现在，我国普遍使用六面顶压机合成超硬材料，利用叶腊石等传压性能和电、热绝缘性能优良的材料作超高压高温传压密封介质，制成中国专利CN2079082U所述的正方体合成块。合成作业时，压机的六个顶锤同时挤压合成块正方体的六个表面，块体材料在压缩作用下发生塑性流动和变形，其中一部分被挤入顶锤间的缝隙，形成密封边，与块体一起作为六面顶的超高压高温支承和密封，在块体内的合成腔里建立合适的压力场和温度场，使合成腔内的试料合成为所需的超硬材料或制品。这种正方体合成块在合成过程中受高压作用后才形成密封边。块体在发生塑性流动和变形而形成密封边的同时，也会使合成腔及其内容物显著变形，从而造成一系列问题：装在合成腔内的导电钢圈、试料等处于熔融状态，摩擦阻力小，密封能力差，容易冲破超高压高温密封，发生爆炸，破坏昂贵的顶锤，导致合成失败；使试棒变为二端大中间小的双喇叭形，改变其内阻，恶化合成腔内的压力场与温度场，减小其有效容积，导致合成效果下降，控温、控压难度增大。因此，这种合成块的合成腔有效容积小，合成物的质量控制较难、单产低、尺寸小、成本高、成品率低，使用安全性较差。

本实用新型目的是根据合成块在超高压高温合成中的工作原理与实验结果，改进其形状结构，减小合成块在超高压高温作用下发生的塑性流动和变形，以解决上述现有技术问题。

本实用新型超高压高温合成块（图1）以叶腊石等传压性能和电、热绝缘性能优良的介质为原料，其特点是：合成块正方体1的各棱部均具有予制密封边2，它可以是块料的机加工成形体或者粉料的模压成形体，也可为正方体棱部锒嵌或粘结予制密封边2而制成的成形体。这些合成块在投入使用前就已在其各棱部具有密封边2。合成块上与顶锤顶面相应之各平面的边长l不小于顶锤顶面边长，予制密封边的宽度c不大于顶锤斜面倒角宽度，倾角α≥130°。将本合成块用到六面顶压机上进行超高压高温合成时，因有予制密封边2，块体材料在高压作用下所发生的塑性流动和变形大大减小。这就使合成块之合成腔3及其内容物的变形显著减小，试料能在几乎保持原形条件下合成产品；还明显改善了六面顶超高压高温支承和密封以及合成腔3内的压力场和温度场，从而改进了合成物质量，避免了试料等变形所引起的爆炸，减少了顶锤及其他原材料消耗，提高了作业安全性。

因此，与现有技术相比，本实用新型超高压高温合成块具有优异的使用性能：合成腔有效容积约增大20％，合成物的单产高、尺寸大，合成压力和温度较易控制，合成物的质量与成品率高，合成作业使用的顶锤及其他原材料消耗少，产品成本低，而且作业安全性好。

图1是本实用新型合成块的半剖视图。

实施例1    一种600吨级六面顶压机用的超高压高温合成块（图1），具有予制密封边2，系叶腊石粉料的模压成形体，其与顶锤顶面相应之各平面的边长l＝23.5mm，予制密封边2的宽度c＝4mm，倾角α＝140°当用之于金刚石或立方氮化硼或它们的复合材料与制品的5.5GPa以上超高压、1400℃以上高温合成时，其合成腔3的有效直径均可达20mm，有效容积比正方体合成块的约增大23％，合成物的单产和尺寸相应增大，而且合成产品的质量和成品率高，成本低，合成工艺性更好，作业更安全。

实施例2    一种具有予制密封边2的超高压高温合成块（图1），乃叶腊石块料的铣加工成形体，其与顶锤顶面相应之各平面的边长l＝25mm，密封边宽度c＝8mm，倾角α＝135°。当将此合成块用于超高压高温合成时，具有与实施例1合成块类似的优点。