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Matrice pour la synthèse de cristaux.
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La présente invention est relative à une matrice pour la synthèse de cristaux, oomprenant d'une part, un noyau annulaire qui présente, entre deux cuvettes, une face intérieure délimitant la- téralement une chambre de synthèse destinée à contenir une charge de synthèse et une masse de remplissage ayant une faible résistance à la com- pression et un coefficient de frottement élevé, et d'autre part, deux pistons mobiles, qui sont disposés respectivement dans les cuvettes du noyau, qui délimitent supérieurement et inférieurement la chambre de synthèse et qui transmettent la pression nécessaire à la synthèse des cristaux, à la charge de synthèse et à la masse de remplissage.
Dans les malices connues de ce genre, le noyau constitué d'un matériau réfractaire tel qu'un métal dur, présente sa face intérieure dont la sec-
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tion transversale est parfois limitée approximative- ment par un arc de cercle. Ce noyau est disposé dans plusieurs bagues en acier à résistance élevée à la traction en sorte d'être renforcé contre les efforts de fendillement.
Les matrices connues présentent des incon- vénients inhérents à la forme de leur face intérieure.
Lors d'une opération de synthèse des cristaux engen- drant des pressions de synthèse élevées appliquées entre autres à la faoe intérieure du noyau, la forme de cette faoe rend radiales les directions d'appli- oation de ces pressions et fait converger sensible- ment ces directions au centre de l'arc de cercle sus- dit dans chaque section transversale du noyau. Il en résulte une concentration de tensions intérieures produisant une tension résultante importante qui est localisée en ce point partioulier de chaque sec- tion transversale du noyau et qui peut être suffi- sante pour y provoquer et y développer une amorce de rupture et une fissuration subséquente malgré la présence des bagues de renforcement du noyau.
La présente invention a pour objet une nou- velle matrice de synthèse de cristaux permettant de remédier aux inconvénients précités.
A cet effet, dans cette nouvelle matrice, la face intérieure du noyau s'étend suivant un hyperbololde de révolution à une nappe suivant l'axe duquel les pistons sont axialement disposés et dé- placée.
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Ainei conçue, la forme de la face inté- rieure du noyau de la nouvelle matrice évite de diriger vers un même point les pressions de syn- thèse appliquées sur cette face et de concentrer les tensions correspondantes en ce seul point.
Au contraire, cette forme de cette face intérieure permet de disperser ces tensions qui de ce fait sont localement beaucoup moins élevées en aorte de ne plus rompre ou fissurer le noyau.
Selon une particularité de la nouvelle matrice, l'hyperbololde de révolution relatif à la face intérieure du noyau se raccorde continue- ment à la surface de chacune des cuvettes de ce noyau. Cette particularité est particulièrement valable dans le cas de l'hyperbololde car une telle surface permet de relier exactement entre elles les deux surfaces coniques des cuvettes du noyau. En effet, l'hyperboloïde de révolution à une nappe est une surface réglée sans disconti- nuité, engendrée par des génératrices rectilignes.
De ce fait, une droite ou un cylindre de petit diamètre peut façonner un tel hyperbololde. Il en résulte que l'usinage de la face intérieure du noyau de la nouvelle matrice peut être réalisé sans plus de difficultés par des machines-outils à déplacement rectiligne comme des tours et des rectifieuses à cylindres. D'autre part, l'usinage d'une telle face peut être effectué en une seule
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opération sans nécessiter de retourner la matrice sur la machine-outil pour rectifier un cOté du noyau après avoir rectifié le côté opposé de celui- ci. L'usinage en question assure donc une symétrie parfaite par rapport au centre de la matrice.
L'invention est encore relative aux cristaux fabriqués à l'aide d'une nouvelle matrice.
D'autres détails et particularités de l'in- vention apparaîtront au cours de la description des dessins annexés au présent mémojre qui représentent schématiquement et à titre d'exemple seulement, deux formes de réalisation de l'invention.
Les figures 1 et 2 sont des coupes axiales analogues de deux formes de réalisation d'une ma- trice de synthèse de cristaux selon l'invention.
Dans ces deux figures, des mêmes notations de référence désignent des éléments identiques.
Les matrices représentées servent chacune à produire la synthèse de cristaux à partir d'une charge de synthèse et d'une masse de remplissage présentant une faible résistance à la compression et un coefficient de frottement élevé.
A cet effet, chaque matrice présente une chambre de synthèse 1 dans laquelle la charge de synthèse et la masse de remplissage sont chauffées
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et fortement comprimées, les p'P;' ':0),' .'-poljqucs i1 ') 't.r" \.. "' : JI" . 1" '1 ' 1 , 1...
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La chambre de synthèse 1 est délimitée latéralement par un noyau 2 annulaire constitué d'un matériau très dur tel que le carbure de tungstène. Pour éviter sa casse en tension, le noyau 2 eat fretté dans des anneaux 3 en acier eux-mêmes renforcée par des anneaux extérieurs non représentée également en acier.
Le noyau annulaire 2 présente une face intérieure 4 comprise entre deux cuvettes tron- coniques 5 et 6. La faoe intérieure 4 constitue en fait la face latérale de la chambre de synthèse pendant l'opération d'élaboration des cristaux.
Conformément à l'idée inventive, la face inté- rieure du noyau 2 est bombée suivant un hyperbo- lolde de révolution à une nappe.
La chambre de synthèse 1 est délimitée supérieurement par un piston supérieur 7 et in- férieurement par un piston inférieur 8. Les pis- tons 7 et 8 permetient de transmettre la pression de synthèse à la charge de synthèse et à la masse de remplissage, oelle-oi formant par ailleurs des joints étanches entre ces pistons et ce noyau.
Chaque piston 7, respectivement 8, présente une face active horizontale 9, respectivement 10, et une face tronconique adjacente 11, respective- ment 12, correspondant à celle de la cuvette dans laquelle il est disposé. Chaque piston 7, respec- tivement 8, est aligné et déplacé suivant son axe
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vertical qui coïncide avec l'axe de symétrie commun de l'hyperbololde de la face intérieure 4 et des troncs de cône des cuvettes 5 et 6.
Grâce à la forme de la face intérieure 4, les pressions de synthèse exercées sur cette face sont dirigées différemment et ne convergent pas en un seul point en sorte de ne pas engendrer en un point bien déterminé du noyau une concentration de tensions internes dont la résultante est suffisante pour produire et développer une amorce de rupture causant le fendillement dudit noyau.
Dans la première forme de réalisation, @ l'hyperboloïde de la face intérieure 4 du noyau 2 - ne se raccorde pas exactement avec le tronc de cône de l'une ou l'autre des cuvettes 5 et 6. Dans ce cas la matrice 2 a un diamètre extérieur de 125 mm, un diamètre intérieur de 38 mm et une hau- teur totale de 60 mm. La face intérieure 4 de la matrice 2 a une hauteur de 20 mn. L'hyperbololde délimitant cette face intérieure 4 est défini par l'équation x2 + y2 = 361 + 0,8 z2 dans un système d'axes perpendiculaires x y z bien illustrés aux figures, l'axe y étant toutefois re- présenté par sa pénétration dans le plan x z de ces figures.
Dans ce premier exemple, il existe une faible discontinuité de surface à la jonction de la
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face intérieure 4 et de chacune des cuvettes 5 et 6. En d'autres termes, la tangente à l'hyperbololde de la face 4 en n'importe quel point de la jonction de celle-ci et de la cuvette 5 ou 6 fait un angle de 20 52' avec l'axe z tandis que la génératrice correspondante du tronc de cône de cette cuvette en ce point fait un angle de 42 avec le même axe.
Une telle discontinuité ou un tel écart angulaire extérieur à la chambre de synthèse 1 n'est toute- fois pas susceptible de provoquer une concentra- tion dangereuse des tensions internes dans le noyau 2.
La deuxième forme de réalisation convenant pour une hauteur plus grande de la chambre de syn- thèse, ne présente pas une telle discontinuié de surface. Dans ce deuxième cas, l'hyperboloïde de la face intérieure 4 du noyau 2 se raccorde exactement avec le tronc de cône de chacune des cuvettes 5 et 6.
Autrement dit, les deux tangentes susmentionnées et relatives respectivement à cet hyperboloïde et à ce tronc de cône font un même anle de 42 avec l'axe z, Dans cet exemple d'exécution, la matrice présente le même diamètre extérieur de 125 mm, un diamètre inté- rieur de 26 mm et une hauteur totale de 60 mm tandis que la face intérieure 4 du noyau 2 a une hauteur utile de 30 mm. D'autre part, l'hyperboloide est plus bombé et est défini par l'équation x2 + y2 = 169 + 1,284 z2 dans le même système d'axes x y z.
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Il est évident que l'invention n'est pas exclusivement limitée aux formes de réalisation représentées et que bien des modifications peuvent être apportées dans la forme, la disposition et la constitution de certains des éléments interve- nant dans sa réalisation, à condition que ces mo- difications ne soient pas en oontraduotion avec l'objet de chacune des revendications suivantes.