CN202621126U - 六面顶超高压装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型六面顶超高压装置，它是由叶腊石块(1)、硬质合金顶锤(2)、紧箍环(3)、小垫块(4)、大垫块(5)、钢环(6)、内六方螺钉(7)组成一个独立的部件，在铰链式六面顶液压机的六个活塞的顶部各安装一个这样的部件所构成的。其特征在于增加了一个对硬质合金顶锤(2)产生预紧力的紧箍环(3)，可以有效地改善硬质合金顶锤(2)的受力状况，提高硬质合金顶锤(2)的使用寿命，从而降低了在超高压高温条件下合成金刚石单晶与立方氮化硼单晶及其烧结体时的硬质合金消耗量，有利于铰链式六面顶液压机的大型化。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种安装于铰链式六面顶液压机上的静态超高压装置，简称为六面顶超高压装置，应用于合成金刚石与立方氮化硼单晶及其烧结体等超硬材料，属于超硬材料制造领域。
背景技术
在超高压力下，物质的原子或原子核密集程度大大提高，电子能位发生变化，从而可以改变物质的晶体结构及物理机械性能，最典型的实例是在5.5GPa超高压力及1500℃左右的高温条件下，合成金刚石与立方氮化硼单晶及其烧结体等超硬材料。
合成金刚石与立方氮化硼单晶及其烧结体等超硬材料的超高压装置应具备下述功能：1、能将液压机活塞的推力P转化为5.5GPa的超高压力；2、具有一个能容纳被压缩物质的超高压腔，容积有数立方厘米至数百立方厘米；3、超高压腔的压力可以长时间保持稳定不变(静态)；4、能通过低电压大电流对被压缩物质进行长时间稳定地加热，加热温度可达到1500℃；5、超高压装置的各组元必须具有一定的耐用度，即经济性、安全性与操作的可行性。现在应用最广的是年轮式两面顶超高压装置及六面顶超高压装置。
现有六面顶超高压装置是由叶腊石块，硬质合金顶锤，小垫块，大垫块，钢环，内六方螺钉组成一个独立的部件，在铰链式六面顶液压机的六个活塞的顶部各安装这样一个部件，构成一个完整的六面顶超高压装置。六面顶超高压装置的超高压腔是由上、下、左、右、前、后六个顶锤的正方形顶面所围成的正立方体空间。六面顶超高压装置中的关键组元——硬质合金顶锤通常使用的材质是含钴量8％的碳化钨-钴硬质合金，这种硬质合金的抗压强度极限为5.5GPa，随着铰链式六面顶液压机的大型化，硬质合金顶锤也随着变大，由于受到烧结工艺和“尺度效应”的影响，大尺寸硬质合金顶锤的抗压强度极限会低于5.5Gpa，当超高压腔中压力达到5.5GPa时，硬质合金顶锤顶面承受的压力已经超过了材料本身的抗压强度极限，因此硬质合金顶锤使用寿命较低，这已经成为了现在铰链式六面顶液压机大型化的主要障碍。当前迫切需要发明一种新型六面顶超高压装置，以适用铰链式六面顶液压机大型化的要求。
发明内容
本实用新型的目的是针对铰链式六面顶液压机大型化存在的障碍，通过改进六面顶超高压装置的结构，在硬质合金顶锤和钢环之间增加一个紧箍环来改善硬质合金顶锤的受力状况，使硬质合金顶锤能够承受5.5Gpa超高压力。
上述目的是通过以下技术方案实现的：本实用新型六面顶超高压装置是由叶腊石块，硬质合金顶锤，紧箍环，小垫块，大垫块，钢环，内六方螺钉组成一个独立的部件，在铰链式六面顶液压机的六个活塞的顶部各安装这样一个部件，构成一个完整的六面顶超高压装置。紧箍环与硬质合金顶锤以及紧箍环与钢环之间压配合，对硬质合金顶锤施加一定的预紧力，可以降低导致硬质合金顶锤破裂的拉应力与切应力，使硬质合金顶锤的受力状况得到了很大的改善。紧箍环材料为合金结构钢并进行淬火处理，具有高强度、高韧性；紧箍环与硬质合金顶锤以及紧箍环与钢环之间的压配合锥度为1°-2°；紧箍环厚度为20-50mm。
由于本实用新型六面顶超高压装置在硬质合金顶锤和钢环之间增加了一个紧箍环，有效的改善了硬质合金顶锤的受力状况，使硬质合金顶锤能够稳定地承受5.5Gpa超高压力，提高了硬质合金顶锤的使用寿命，降低了合成金刚石与立方氮化硼单晶及其烧结体等超硬材料时硬质合金的消耗量，克服了铰链式六面顶液压机大型化的主要障碍，为铰链式六面顶液压机大型化创造了条件。
附图说明
图1或图2所示为本发明六面顶超高压装置的结构示意图。
图1中1是叶腊石块，2是硬质合金顶锤，3是紧箍环，4是小垫块，5是大垫块，6是钢环，7是内六方螺钉。
具体实施方式
实施例1：如图1所示，一种六面顶超高压装置是由叶腊石块1、硬质合金顶锤2、紧箍环3、小垫块4、大垫块5、钢环6及内六方螺钉7组成一个独立的部件，在铰链式六面顶液压机的六个活塞的顶部各安装这样一个部件，构成一个完整的六面顶超高压装置。铰链式六面顶液压机单缸活塞的额定推力P为25MN，紧箍环3的材料为合金结构钢并进行淬火处理，紧箍环3与硬质合金顶锤2以及紧箍环3与钢环6之间的压配合锥度为1.5°，厚度为25mm。在超高压腔中压力5.5Gpa、温度1500℃条件下合成金刚石与立方氮化硼单晶及其烧结体等超硬材料时，硬质合金顶锤2有较高的使用寿命。
实施例2：与实施例1所述之六面顶超高压装置结构相同，不同之处是：铰链式六面顶液压机单缸活塞的额定推力P为35MN，紧箍环3的厚度为30mm。在超高压力腔中压力5.5Gpa、温度1500℃条件下合成金刚石与立方氮化硼单晶及其烧结体等超硬材料时，硬质合金顶锤2有较高的使用寿命。
Claims (4)
1.一种六面顶超高压装置，它是由叶腊石块(1)、硬质合金顶锤(2)、紧箍环(3)、小垫块(4)、大垫块(5)、钢环(6)、内六方螺钉(7)组成一个独立的部件，在铰链式六面顶液压机的六个活塞的顶部各安装一个这样的部件所构成的。
2.根据权利要求1所述之六面顶超高压装置，其特征在于：紧箍环(3)的材质为合金结构钢并进行淬火处理。
3.根据权利要求1或2所述之紧箍环(3)，其特征在于：紧箍环(3)与硬质合金顶锤(2)以及紧箍环(3)与钢环(6)之间的压配合锥度为1°-2°。
4.根据权利要求1或2或3所述之紧箍环(3)，其特征在于：紧箍环厚度为20-50mm。
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