CN104114268A - 用于高压压机中的预成形容器的结构和组成 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于具有中央压力单元的高压压机中的容器组件和一种密封中央压力单元的方法。该容器组件包括容纳将被挤压的样品的容器和相对于该容器独立的垫片，该垫片与该容器在一界面处接触。该容器与该垫片的尺寸被配置为使该界面位于该中央压力单元内。
Description
技术领域
本公开涉及用于高压压机中的容器，尤其是涉及一种用于形成超硬材料(如金刚石和立方氮化硼)的高压压机中的容器和垫片，并且还涉及密封高压压机的中央压力单元的方法。
背景技术
超硬材料，例如金刚石和立方氮化硼(CBN)，因其令人满意的材料性能为人们所知，并用于切割工具和凿岩工具中。这些超硬材料由高压高温烧结过程(HPHT烧结)形成，在这当中超硬材料微粒在高压压机中经受高温和高压。该HPHT烧结过程可包括，在不低于5GPa并大体在5到15GPa范围内的压力下以及在不低于1300℃并大体在1300-2400℃范围内的高温下挤压该材料。
此HPHT烧结过程由高压压机、例如六面顶压机、带式压机或环形压机实施。被挤压的超硬材料样品被放置在一个容器中，该容器被放置在该压机中。为了成功地将超高压力传递给该容器中的材料样品，对该容器有诸多要求。该容器应可充分变形，以传递压力给被挤压的样品，并应可在挤压和卸压过程中流动。然而，该容器也应该具有充分的强度以密封中央压力单元，以便高压可在该单元中形成。在高压多砧压机中，该容器材料的性能是动态的，因该材料在该挤压周期的不同阶段从一个区域流动到另一个区域。因此，仍然需要一种容器，其可在复杂的高压作业过程中满足传递压力和密封高压单元这样相冲突的要求。
发明内容
本发明内容用于介绍各种概念的不同选择，其将在以下具体说明书中更详尽地描述。本发明内容无意确定要保护的发明主题的关键或基本特征，也无意作为限制要保护的发明主题范围的手段。
提供了用于高压压机中的容器，尤其提供了一种用于形成超硬材料(如金刚石和立方氮化硼)的高压压机中的容器和垫片。在一个实施例中，提供了一种用于具有中央压力单元的高压压机中的容器组件。该组件包括容纳将被挤压的样品的容器和相对于该容器独立的垫片。该垫片和该容器在一界面处接触。该容器和垫片的尺寸被配置为使该界面位于该中央压力单元内。在一个实施例中，十二块垫片与该容器配合。该垫片与该容器限定了一个立方体。在一个实施例中，每块垫片限定了该立方体的一个边。在另一个实施例中，每块垫片限定了该立方体的一个突显边。
在一个实施例中，一种高压六面顶压机系统包括六个设置在中央压力单元周围的六面顶砧，相邻的砧之间有缝隙。该系统还包括放置在该中央压力单元内的容器。该容器会容纳将被挤压的样品。该系统还包括相对于该容器独立的垫片，其至少部分延伸进入该中央压力单元。在一个实施例中，十二块垫片与该容器配合。该垫片与该容器限定了一个立方体。在一个实施例中，每块垫片限定了该立方体的一个边。在另一个实施例中，每块垫片限定了该立方体的一个突显边。
在一个实施例中，提供了一种用于密封高压压机的中央压力单元的方法。该方法包括在高压压机的中央压力单元中设置容器组件。该容器组件包括容器和垫片材料。该方法还包括设置该垫片材料的至少一部分到该中央压力单元内；挤压该容器和垫片；HPHT烧结在该容器内的样品；以及卸压该高压压机。卸压该压机包括：使该垫片材料可从该中央压力单元向外移动，以及保持该中央单元上的压力密封。
附图说明
图1说明了具有立方体容器的六面顶压机砧组件的立体图。
图2A说明了包括根据本公开的一个实施例的示例容器组件的六面顶压机砧组件的剖视图。
图2B说明了根据本公开的一个实施例的示例容器组件的局部立体图。
图3A说明了根据本公开的一个实施例的示例容器组件的局部立体图。
图3B说明了根据本公开的一个实施例的示例容器组件的局部立体图。
图3C说明了根据本公开的一个实施例的示例容器组件的局部立体图。
图4说明了根据本公开的一个实施例的示例容器组件的剖视图。
图5说明了本公开的一个示例实施例的方法的流程图。
具体实施方式
本公开涉及高压压机中使用的容器，尤其涉及一种用于形成超硬材料(如多晶金刚石和立方氮化硼)的高压压机中使用的容器和垫片，以及涉及高压压机的中央压力单元的密封方法。在一个实施例中，容器组件包括容器和放置在高压压机的中央压力单元中的垫片。在挤压前，该垫片或该垫片的一部分与该容器一起被放置在该中央压力单元内。在挤压操作期间，该垫片材料在前进的砧之间流动，并且密封住该中央单元内的压力。某一量的该垫片材料在挤压过程中被保留在该中央压力单元内，并能够在卸压过程中从该单元向外流出，以使卸压过程更受控制。这种设计提高了垫片的稳定性，并使压力能够以稳定的方式从该中央压力单元被释放。从而该压力单元中的高压在该HPHT烧结过程中能够被控制，以产生具有期望的材料性能的超硬材料。
图1示出了六面顶压机组件10的一部分(该压机框架及用于移动砧的机构未被描绘)。六面顶压机是用于制造金刚石或立方氮化硼或将此种材料加工成多晶化合物的高压/高温压机的一种形式。此种压机在专利和文献中有详尽描述，并在被一些金刚石制造商使用(参看例如美国专利US2,918,699、3,159,876、3,182,353和3,440,687)。如图1所示，该压机组件10包括六块配置在中央压力单元14周围的六面顶压机砧12。每块砧12包括面向该压力单元内部的工作面16、圆柱基部20和从该工作面16向该基部20倾斜的侧面18。每块砧12具有四个截头棱锥形状的侧面18。该工作面16是直接向被挤压的材料施加压力的面。在图1中，该工作面16为正方形，形成立方体中央单元14。被挤压的材料被容纳在置于该中央压力单元14内的容器22中。该容器为一立方体容器，具有十二个边23，该立方体的邻近面25相聚于所述边23。该立方体还具有八个角27，该立方体的三个边23相聚于所述角27。在作业过程中，该砧12被液压驱动器同步移动相互靠近。汇聚的砧向由该砧工作面16限定的该中央压力单元14内的材料施加逐渐增加的压力。砧可由单层或多层硬质碳化钨制成。六面顶压机中使用的典型的砧为约18厘米长，基部直径约18厘米。在一个实施例中，该侧面18以45度角从其相应的工作面倾斜。
根据本公开的一个实施例的高压压机组件100的横截面在图2A中示出。该压机组件100包括具有六块配置在中央压力单元114周围的相对的六面顶压机砧112(图中示出了其中四块)的高压压机。每块砧包括工作面116和向基部120倾斜的侧面118。邻近砧的侧面118相对，它们之间留有缝隙122。在此实施例中，工作面116为正方形且该中央压力单元114的形状为立方体。
该中央压力单元114内部容纳容器组件130。该容器组件130包括容器132和多个垫片134。该容器包括中央开口或空腔136，以容纳将被挤压的材料样品。例如，材料样品可以是金刚石微粒或六角氮化硼微粒的粉状混合物，它们将被HPHT烧结以形成多晶金刚石或CBN。该材料样品被放置在由难熔金属制成的可经受高温的罐中。该罐和其他构件(例如石墨加热器管以及用于均匀压力传递的盐)被一同放置在该容器132中的该中央开口或空腔136内。该开口136可以是垂直的圆柱状孔，其尺寸被选择成可以容纳这些构件。
在HPHT烧结过程中，六块砧112被移动以相互靠近，使得工作面116向内挤压在容器132上以及容器内的材料样品。在砧112被移动以相互靠近时，垫片材料134从立方体压力单元114向外流动(沿箭头A的方向)进入砧之间的缝隙122，如图2A所示。随着压力增加，垫片134上的向外的力被垫片材料中的摩擦力抵消，于是垫片材料从压力单元114向外的流动减慢或停止。随着继续加压，通过垫片134变薄，砧的进一步前进和压力单元114中的高压的产生得以完成。通过向外(箭头A)向砧基部120流动而增加垫片长度以及通过向内(沿箭头B的方向)回到压力单元114内，该垫片134变薄。垫片材料的此种运动使该中央压力单元114中的压力增加，并且持续密封该单元114内的压力。在HPHT周期中，施加在砧上的负载(力)被容器132承载的负载和垫片134承载的负载分担。该分担的比例在该周期过程中不断变化，并很大程度上取决于垫片的长度。
该压力周期完成后，砧112退回。这导致压力单元114内的卸压。在该砧退回时，该垫片134上和该容器132上的负载降低。然而，系统的几何特性和涉及的材料性质导致该垫片134上的负载(力)下降比该容器132上的负载快。这使得该垫片上的摩擦力和该压力单元施加在该垫片上的向外力之间不平衡。这种力的不平衡导致垫片材料从该压力单元114向外(箭头A)流动。
因此，压力单元114内的材料在HPHT烧结过程的不同阶段移动和流动。压力单元内的容器组件130应可充分变形，以将来自砧的压力传送给正被挤压的样品，并应充分强，以密封住压力单元内部的压力并抵抗其不被从压力单元114完全挤出。如果该材料具有低剪切强度以及良好的流动性，它将很好地完成垫片密封和流动，但因为过度的垫片流动而将难以产生更大的压力。如果使用一种更强、更难流动的材料，可以产生更大的压力，但材料可能在挤压和/或卸压过程中不稳定。例如，材料也许会在卸压过程中卡住，随后又在突然的压力释放时流动。当使用单一材料组成容器组件时，这些对材料的要求是相冲突的。
在该压力周期过程中，该容器132的材料也可在装载和卸载过程中在该单元114内变形和流动。
根据本公开的一个实施例，该容器组件130包括容器132和与其在界面138接触的分离的垫片134。该容器132和该垫片134是独立的构件，相互分离(尽管它们可以机械地或胶着地相互连接，如下方所述)。一种适合将该垫片连接到该容器上的黏合剂的示例是AREMCO Ceramabond835-M或AREMCO Ceramabond671，其由AREMCO Products生产，地址是707-BExecutive Blvd,Valley Cottage,纽约10089。在一个实施例中，它们由不同材料制成。此外，这两种材料的交界位于该中央压力单元114内。即，在开始该压力周期和施加压力前，该垫片134或该垫片134的一部分延伸进入该压力单元114中。该容器132的尺寸被配置为可以在该单元114内提供空间以容纳该垫片。该垫片在该压力单元内的部分可在卸压过程中从该单元向外(箭头A)流动，以使卸压过程更受控制，如下方进一步说明。
现在来详细说明图2A的实施例。容器132具有立方体形状，并且其尺寸被配置为能装配在该立方体压力单元114内。该立方体容器132包括六个面241和由该立方体的切掉边缘部分限定的切掉边缘140。邻近的面241如未被切掉本应沿着一个边汇合。该立方体的各个切掉部分提供了一个空间，以使该垫片134在该容器132和该砧的工作面116之间延伸进入带有容器132的压力单元114中。该容器132的外表面的形状如此被成形为可以在该切掉边缘处提供空间以容纳该垫片。此切掉部分的具体形状在其它实施例中可不同。该切掉部分140可呈形成在该容器132的外表面中的凹部的形状，或可为将容器132的体积从一个完整的立方体缩减的该容器的弯曲或直的外表面。在图2A的实施例中，该切掉边缘以进入该图面和从该图面向外的方向沿该立方体的长度延伸。
具有切掉部分或凹部的容器132由一种具有良好的剪切强度的强度高的材料制成。在一个实施例中，该材料是一种高密度的烧结或半烧结的陶瓷材料。此材料可抵抗过度流动，从而使该压力单元114内部能够产生高压。此材料亦可对于传入该压力单元114、通过该容器并到达该容器内的材料样品的高温提供热隔离。在一个实施例中，该容器相比该垫片材料具有更高的强度和更高的弹性模量。适合该容器的材料的示例有烧结或半烧结陶瓷，例如MgO或Al2O3或地质材料例如叶腊石(其可在升高的温度下被烧制，以提高强度)。
另一种调整该容器和垫片区域的特性的方法是改变该材料中的孔隙率。提高一种材料内的孔隙率将导致更低的强度并使更多的塑性变形(应变)发生，而不会在该材料中产生明显的压力。当该材料中全部或大体全部的孔隙被消除，此种材料会显现普通弹性材料的特征。因此，在一个实施例中，该垫片的材料相比该容器的材料具有更大的初始孔隙度。
为了在产生这些超高压的同时密封该压力单元114，提供了单独的垫片材料134。制成该垫片134的材料在低压下具有良好的流动性，在高压下显示出剪切强度的上升，例如粘土矿物、页硅酸盐(比如叶腊石或滑石)、如美国专利5,858,525(其内容作为参考完全并入本文)描述的合成材料、它们的组合、或任意此种材料与一种或多种适合的添加剂的组合。该垫片134包括第一部分134A和第二部分134B。该垫片的第一部分134A位于该压力单元114内，且延伸进入由容器132的切掉部分形成的空间中。该垫片的第一部分134A延伸进入该压力单元114并到达界面138。该垫片的第二部分134B从该压力单元向外延伸进入邻近砧侧面118之间的缝隙122。该垫片的第一部分134A的形状和尺寸被配置与容器132的切掉部分的形状或凹部的形状匹配。该垫片的第一部分134A具有相应的形状，以便垫片的此部分134A与该容器132的切掉部分在该界面138处配合。该垫片的第一部分134A填满该压力单元114内被该容器132的外表面留下的空间。
在一个实施例中，垫片的两部分134A、134B一起被提供作为一种整体垫片134。在另一个实施例中，该两部分134A、134B可被分开，并且它们可由不同材料制成。例如，制成第一部分134A的材料可比第二部分134B的更强且更不易流动。在另一个实施例中，该垫片具有层叠结构，垫片材料的薄层堆积在一起以形成希望得到的几何形状的完整垫片134。这些层可各自由相同材料或不同材料制成。该垫片材料可沿该垫片的长度变化，例如，在砧之间提供一种更易流动的材料，在压力单元内提供一种更不易流动的材料。
在高压作业期间，当该砧开始向内移动相互靠近时，该垫片134沿箭头A的方向向外流动进入该缝隙122。此动作使该砧112可以向彼此移动并且密封该缝隙112。当该压力升高时，该垫片134开始变薄，在该缝隙122内沿双方向伸展，从而延长该垫片。即，该垫片134既向外(箭头A)流动远离该压力单元114，又向内(箭头B)进入该压力单元114。该垫片的流动进一步升高了该单元内的压力，同时持续密封该缝隙122。该中央压力单元114内的压力持续增加，直到达到目标压力并维持期望的时长。
在目标压力维持到期望的时间间隔后，砧随后被撤回。在它们被撤回时，由于该容器和该垫片的不同的材料特性和/或形状，该垫片134的卸载比该容器132的卸载更快。在撤回期间，该垫片材料卸载和变形往往比该容器快。这导致该容器132和该垫片134之间的压力不平衡，并导致该垫片134从该压力单元114被向外(箭头A)推出。该垫片的第一部分134A在该压力单元内提供了额外的垫片体积，其可在卸压过程中流入所述缝隙122，以填补在缝隙122内垫片损失的体积。在该垫片材料134A流入该缝隙122时，单元114内的容器132上的压力减小，并且该缝隙122保持密封。因为该垫片具有良好的流动性，该部分134A向该缝隙122的流动是流畅且相对持续的。这样，该压力单元114经历的卸压是渐进和均匀的，而不会经历由于该容器材料的粘性和打滑或由于密封该缝隙122的垫片的压力损失造成的突然的压力释放。此种突然的压力释放(其可称为“卸压爆开”)可对容器、正被挤压的材料以及该压机自身的构件造成损害。设置在中央压力单元内的可变形的垫片材料在卸压过程中控制流动并以稳定、平静的方式从该单元释放压力。该单元内的压力可缓慢降低，同时缝隙122保持密封。
在图2A的实施例中，垫片134设置在立方体容器132的每个切掉边缘140处，且沿着该立方体的每个切掉边缘设置。根据该压机组件100的特殊几何形状提供多个垫片134。在图2A中，提供了十二块垫片134，每一块垫片延伸进入砧112之间的十二个缝隙122中的每一个。
每个垫片134与容器132在位于该压力单元114内的界面138处接触。在该界面处，该容器的外表面接触该垫片。该容器和该垫片可在此界面138处物理地连接到对方，例如通过黏合剂、胶，或机械连接。例如，该容器132可包括形成于容器132的外表面中的槽(参见图4中的槽350)。该槽可仅有几毫米的宽度和深度。该垫片此时包括与该槽的尺寸相配的配合凸起(见图4中的凸起352)。该垫片可此时由于该凸起进入该槽而与该容器配合。该槽与该凸起接合处的摩擦力有助于将容器与垫片相互固定。作为另一个示例，该垫片与容器可形成有配合的燕尾(榫槽式)连接结构，使得该垫片滑动进入该容器上的相应的位置。在另一个实施例中，该容器和该垫片可仅仅在该压力单元114中相邻放置，该容器与该垫片在界面138处相接。该垫片可机械连接到砧，该容器此时被放置在垫片之间。
图2B示出了容器组件130B的立体图。在此实施例中，该容器组件130B包括容器132和十二块垫片134’。图2B示出了三块垫片134’，以示出该垫片在该容器周围的布置和方位。该容器132成形为立方体，沿该立方体的边和角具有切掉部分140。该垫片134’包括第一部分134A，其被成形为容纳在由容器的切掉部分140限定的表面138上。该垫片134’与该容器在由容器的切掉部分140形成的表面138限定的直角界面处接触。该垫片134’在每块垫片的每个相反端处以倾斜或斜坡表面135A相互接触。这些表面135A在一个实施例中以45度角倾斜，使得垫片134’相互接触且完全密封立方体的角133。该立方体的角如不被切掉本来为该立方体的三个边将汇合的位置。当在高压压机中提供该容器组件130B时，该容器132与每个垫片134’的第一部分134A整个装配在该中央压力单元内。每个垫片的第二部分134B延伸进入砧之间的缝隙122中。
图3A示出了根据本公开的一个实施例的容器组件230A。该容器组件230A包括立方体容器232和多个垫片234A(图3A仅示出其中三块)。该容器232成形为立方体，沿该立方体的边和角具有切掉部分240。该垫片234A被成形为被接收到这些切掉部分240中，以完整化该立方体的外部几何形状。该垫片234A与该容器在由该容器的切掉部分240形成的表面238限定的直角界面处接触。该垫片234A在每块垫片的每个相反端处以倾斜或斜坡表面235A相互接触。这些表面235A以45度角倾斜，使得垫片234A相互接触且完全密封立方体的角。在此实施例中，每块整个垫片被每个切掉部分接收。该容器232与该垫片234A共同形成具有突显边233的立方体，其尺寸和形状被配置为能装配在高压压机的该中央压力单元内，以便当施加压力时，该垫片234A首先增压而从该压力单元被向外挤出进入砧之间的缝隙122。
图3B示出了根据本公开的一个实施例的容器组件230B。该容器组件230B包括立方体容器232和多个垫片234B和234C(图3B仅示出了其中三块)。该容器232被成形为立方体，沿该立方体的边和角具有切掉部分240。该垫片234B和234C的形状被配置为以使其容纳到由这些切掉部分240限定的表面238上，以完整化该立方体的外部几何形状。在此实施例中，提供了两块不同长度的垫片，以密封该立方体的角。该垫片包括八块垫片234B，其比其余的四块垫片234C短。该更长垫片234C向外伸出以与该更短垫片234B的端表面235B重叠。该更长垫片234C的重叠长度以垫片材料填入该立方体的角。在一个实施例中，每块垫片为一具有正方形截面的直角棱柱。在此实施例中，整个垫片被容纳到此切掉部分中。在另一实施例中，每块垫片为一具有比该切掉部分尺寸更长的直角棱柱。在此种实施例中，每块垫片的横截面可以为正方形或可以不为正方形。在压力作业中，该垫片234B和234C在该容器之间增压，从该压力单元向外挤出进入砧之间的缝隙。在一个实施例中，如图3B所示，当该垫片被加入到由该切掉部分限定的表面时，该垫片与该容器一同限定一个立方体。在另一个实施例中，该垫片延伸超过由该容器切掉部分限定的一个或两个表面238。
图3C示出了根据本公开的一个实施例的容器组件230C。该容器组件230C包括立方体容器232和多个垫片234C(即，十二块垫片，图3C仅示出了其中三块)。该容器232成形为立方体，沿该立方体的每个边具有容纳垫片的切掉部分240。被使用的十二块垫片234C中的每个当沿与该垫片的纵向轴线垂直的平面观看时具有矩形横截面，且在每块垫片的每个相反端处具有倾斜或斜坡表面235C，从而限定了顶部237。这些表面235C在一个实施例中以45度角倾斜，使得垫片234C彼此配合，且当垫片安装在该切掉部分240上时完全密封该立方体的角。在此实施例中，每块垫片的整个下表面被容纳且与相应切掉部分240配合，具体地讲与由立方体边处的相应切掉部分限定的表面242配合。在组装时，该垫片234C延伸超过限定该立方体容器232的每个面241，且当该高压压机施加压力时，该垫片先于该立方体增压并延伸进入该缝隙中，从而密封该压力单元。
图4示出了根据本公开的一个实施例的容器组件330的横截面。在此实施例中，垫片334的横截面为三角形，垫片334和容器332之间的界面表面338为该二者接触位置的直的倾斜界面表面338。该容器332包括由该容器的相邻面241之间的倾斜表面形成的切掉边缘。在图4示出的该实施例中，该垫片与该容器共同限定一个立方体。在另一个实施例中，该垫片占据的体积可大于该容器的切掉部分的体积，该立方体限定了该界面表面338。图2A、3A、3B、3C和图4示出了可用于该容器和该垫片的几何形状的一些变型。也可使用包括容器的外部表面中的弯曲的切掉部分或凹部的其他变型。切掉部分表面例如表面238、242可具有球形、圆柱形、三角形，或其他形状的横截面。应理解，该切掉部分可不必为该立方体形成后被切掉形成的部分，因为该立方体也可形成有该切掉部分。
在一个实施例中，该立方体容器的所有切掉部分(即，如果形成在切掉边缘上，包括每个切掉边缘和凹部)占压力单元的体积的约5-10％。在一个立方体压力单元中，切掉部分占立方体的体积的约5-10％。例如，立方体容器的体积的约5-10％被去除以形成该切掉部分。延伸进入该压力单元中的垫片材料的量占所述5-10％的体积。垫片可完全被包含于该5-10％的压力单元体积内，例如如图3A、3B和图4中的示例所示，或垫片可从压力单元向外延伸，如图2A和2B所示。在任一情况中，在压力单元内为垫片提供的空间量为在砧工作面之间的单元的体积的约5-10％。在另一实施例中，压力单元内的垫片体积的范围为该单元的体积的1-20％之间，例如1-5％、5-10％、10-15％或15-20％。在一个实施例中，压力单元内的垫片体积的范围为该单元的体积的7-16％之间。
可以看出，在一些实施例中，垫片具有与该立方体容器切掉部分的体积相等的体积，使得当该垫片与通过该切掉部分的去除而限定的容器的表面配合时，该容器与配合的垫片限定一个立方体。在其他实施例中，垫片的体积超过该立方体容器切掉部分的体积，使得当垫片与通过该切掉部分的去除而限定的容器表面配合时，该容器与配合的垫片限定一个具有突显边或具有延伸越过容器的面的垫片的立方体。在容器与垫片限定一个具有突显边的立方体的实施例中，具有垫片的立方体的总体形状是这样的：当该高压压机施加压力时，该垫片先于该立方体增压并延伸进入缝隙，从而密封该压力单元。
在一个实施例中，提供了一种用于密封高压压机的方法(图5)。该方法包括：在高压压机的中央压力单元中放置包括容器和垫片材料的容器组件(方框402)；以及在该中央压力单元内放置该垫片材料的至少一部分(方框404)。该方法还包括：通过使用所述高压压机向该容器施加高压在该容器内HPHT烧结样品(方框406)；以及通过从中央压力单元向外移动垫片材料对该高压压机进行卸压，同时保持该中央压力单元上的压力密封(方框408)。
在另一实施例中，提供了一种用于密封高压的方法。该方法包括：在高压压机组件的中央压力单元中设置容器组件。该容器组件包括容器和垫片，且该垫片的至少一部分被放置在该中央压力单元内。该容器包括在该容器内的将被高压挤压的材料样品。该方法包括：HPHT烧结样品，包括操作该高压压机以在该中央压力单元内在高温(例如1300到2400℃，或1450到2200℃)下施加高压(例如5到15GPa，或6到12GPa)。在作业过程中，该垫片材料移动和流动。在六面顶压机组件中，垫片材料流入前进的六面顶砧之间的缝隙中。该方法包括：在该高压压力作业过程中，通过使垫片材料在该缝隙内流动密封该缝隙。该方法还包括：以稳定和受控的方式释放该中央压力单元上的压力并在卸压过程中保持压力密封。这包括：撤回该砧并使该垫片材料从该中央压力单元向外流出进入该砧之间的缝隙。在卸压过程中该垫片材料从该单元的向外流出提供了卸压过程中的稳定性，且保持了砧之间缝隙的密封。根据此方法的实施例，通过从这些高压的受控和稳定的卸压，HPHT烧结过程中可以获得更高的压力。
虽然本文中的实施例以六面顶压机为例描述，但该容器组件也可被用在其它类型的压机、例如带式压机或环形压机中。
虽然以上仅详述了几种示例实施例，但本领域技术人员将会容易地理解，该示例实施例在不实质上偏离本发明的情形下可以有诸多改进。因此，所有这些改进要包括在下述权利要求限定的本公开范围内。
Claims (20)
1.一种用于具有中央压力单元的高压压机中的容器组件，所述容器组件包括：
容器，其用于容纳将被挤压的样品；以及
相对于容器独立的垫片，所述垫片与所述容器在界面处接触，所述容器与所述垫片的尺寸被配置为能使所述界面位于所述中央压力单元内。
2.根据权利要求1所述的容器组件，其中，所述容器包括在所述界面处的凹部，且所述垫片的至少一部分延伸进入所述凹部。
3.根据权利要求1所述的容器组件，其中，所述容器为具有切掉边缘的立方体，且所述界面由所述切掉边缘限定。
4.根据权利要求3所述的容器组件，其中，所述垫片全部装配在所述立方体的所述切掉边缘先前占据的体积空间内。
5.根据权利要求3所述的容器组件，其中，所述垫片的第一部分装配在所述立方体的所述切掉边缘先前占据的体积空间内，所述垫片的第二部分远离所述立方体延伸超过所述体积空间，以容纳在所述高压压机的相面对的砧之间。
6.根据权利要求3所述的容器组件，其中，所述容器包括多个切掉边缘，且所述立方体的所述多个切掉边缘的总体积占所述立方体的体积的约5-10％。
7.根据权利要求1所述的容器组件，其中，所述垫片限定立方体的边。
8.根据权利要求1所述的容器组件，其中，所述垫片在所述界面处连接到所述容器。
9.根据权利要求1所述的容器组件，其中，所述容器和所述垫片包括在所述界面处接触的相配的直表面。
10.根据权利要求1所述的容器组件，其中，所述垫片和所述容器由不同材料制成。
11.根据权利要求1所述的容器组件，其中，所述容器是立方体，且所述立方体的每个边被切掉，从而限定出切掉表面，所述容器组件包括十二块垫片，所述十二块垫片中的每一块均与相应的切掉表面接合。
12.根据权利要求11所述的容器组件，其中，所述容器与接合的垫片限定一个立方体。
13.根据权利要求11所述的容器组件，其中，所述容器与接合的垫片限定一个具有突显边的立方体。
14.一种高压六面顶压机系统，包括：
六个六面顶砧，它们被配置在中央压力单元周围，相邻的砧之间具有缝隙；
容器，其被放置在所述中央压力单元内，所述容器容纳将被挤压的样品；以及
相对于容器独立的垫片，其与所述容器配合，且至少部分地延伸进入所述中央压力单元中。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述容器是立方体，且所述立方体的每个边被切掉，从而限定出切掉表面，所述容器组件包括十二块垫片，所述十二块垫片中的每一块均与相应的切掉表面接合。
16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述容器与接合的垫片限定一个立方体。
17.根据权利要求15所述的系统，其中，所述容器与接合的垫片限定一个具有突显边的立方体。
18.根据权利要求15所述的系统，其中，所述垫片和所述容器由不同材料制成。
19.一种用于密封高压压机的中央压力单元的方法，包括：
将容器组件设置在高压压机的所述中央压力单元中，所述容器组件包括容器和垫片材料；
将所述垫片材料的至少一部分设置在所述中央压力单元内；
通过使用所述高压压机向所述容器施加高压来HPHT烧结所述容器内的样品；
卸压所述高压压机；
在卸压过程中将所述垫片材料从所述中央压力单元向外移动；以及
在卸压过程中保持所述中央压力单元上的压力密封。
20.根据权利要求18所述的方法，其中，所述高压压机包括六个六面顶砧，相邻的砧之间具有缝隙，将所述垫片材料向外移动包括：使所述垫片材料从所述中央压力单元流动进入所述缝隙中。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |