SU902801A1 - Apparatus for producing high pressure and temperature - Google Patents

Apparatus for producing high pressure and temperature Download PDF

Info

Publication number
SU902801A1
SU902801A1 SU792815218A SU2815218A SU902801A1 SU 902801 A1 SU902801 A1 SU 902801A1 SU 792815218 A SU792815218 A SU 792815218A SU 2815218 A SU2815218 A SU 2815218A SU 902801 A1 SU902801 A1 SU 902801A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
container
pressure
gasket
punches
sample
Prior art date
Application number
SU792815218A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Иванович Боримский
Петр Арсеньевич Нагорный
Original Assignee
Ордена Трудового Красного Знамени Институт Сверхтвердых Материалов Ан Усср
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ордена Трудового Красного Знамени Институт Сверхтвердых Материалов Ан Усср filed Critical Ордена Трудового Красного Знамени Институт Сверхтвердых Материалов Ан Усср
Priority to SU792815218A priority Critical patent/SU902801A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU902801A1 publication Critical patent/SU902801A1/en

Links

Description

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ ШСОКОГО ДАВЛЕНИЯ И ТЕМПЕРАТУРЫ(5) DEVICE FOR CREATING SECOND PRESSURE AND TEMPERATURE

Изобретение относитс  к технике {высоких давлений, а 1«енно к устройствам дл  создани  высокого давлени  и температуры, используемых при синтезе алмаза, кубического нитрида бора и других сверхтвердых материалов.The invention relates to a technique {high pressures, and 1 'to devices for creating high pressure and temperature used in the synthesis of diamond, cubic boron nitride and other superhard materials.

Известно устройство высокого давлени ,, содержгедее два пуансона с углублени ми, между кoтopы w установлен контейнер из тепло- и электроизол ционного материала с отверстием дл  размещени  образца СП.A high pressure device is known that contains two punches with recesses, between the cotors w there is a container made of heat and electrically insulating material with an opening for accommodating the SP sample.

При нагружении такого устройства в материале контейнера возникают большие градиенты давлени  с максимумом давлени  вблизи кромок, ограничивающих углублени  в пуансонах. В центральной части контейнера, где размещают образец, давление зна- j чительно ниже. Наличие пика давлени  вблизи кромок углублений, увеличивает веро тность самопроизвольного выброса материала контейнера подWhen such a device is loaded, large pressure gradients occur in the material of the container, with a maximum of pressure near the edges, which limit the cavities in the punches. In the central part of the container, where the sample is placed, the pressure is significantly lower. The presence of a pressure peak near the edges of the depressions increases the likelihood of spontaneous release of container material under

давлением, что снижает надежность работы.pressure, which reduces reliability.

Более благопри тное распределение давлени  по объему контейнера достигаетс  в устройствах, снабженных стальными прокладками, раздел ющи «1 контейнер на части, прилегающие к детал м устройства, между которыми происходит сжатие контейнера.A more favorable pressure distribution over the volume of the container is achieved in devices equipped with steel gaskets separating 1 container into parts adjacent to the parts of the device between which the container is compressed.

Наиболее близким по технической сущности  вл етс  устройство, содержащее два пуансона, контейнер дл  образца и гч окладку из стали, раздел ющую контейнер на две части, прилегающие к пуансонам. Прокладка отделена от образца втулкой из теплои электроизол ционного материала, установленной в отверстии контейнера 23.The closest in technical essence is a device containing two punches, a container for a specimen and a steel core, which divides the container into two parts adjacent to the punches. The gasket is separated from the sample by a sleeve made of thermally electrically insulating material installed in the opening of the container 23.

Однако в процессе сжати  контейнера при создании давлени  происходит значительна  пластическа  деформаци  прокладки, котора  сопровождаетс  ее разрушением. В прокладкеHowever, in the process of compressing the container, when the pressure is created, there is a significant plastic deformation of the gasket, which is accompanied by its destruction. In laying

3.903.90

образуютс  кольцевые разрывы, расположенные в области вдоль кромок углублений а пуансонах, а также мно жество хаотично расположенных радиальных разрывов. Наличие стальной прокладки в контейнере ухудшает услови  работы устройства при нагреве образца до высокой температуры. Вследствие высокой теплопроводности материала прокладки она отводит большое количество тепла от нагретой до высокой температуры центральной части контейнера к его периферии . Повышение температуры контейнера , притом неравномерное вследствие разрывов прокладки, приводит к изменению пластических и к снижению прочностных характеристик материала контейнера, значительно увеличива  веро тность самопроизвольного выброса материала контейнера из области высоких давлений за пределы устройства . При этом снижаетс  надежность устройства в работе. Кроме того, отвод тепла через прокладку требует дополнительных энергозатрат дл  нагрева образца.annular gaps are formed, located in the area along the edges of the recesses in the punches, as well as a set of randomly arranged radial gaps. The presence of steel gasket in the container worsens the operating conditions of the device when the sample is heated to a high temperature. Due to the high thermal conductivity of the gasket material, it removes a large amount of heat from the central part of the container heated to a high temperature to its periphery. An increase in the temperature of the container, moreover uneven due to gasket breaks, leads to a change in plastic and to a decrease in the strength characteristics of the material of the container, significantly increasing the probability of spontaneous emission of the material of the container from the area of high pressures outside the device. This reduces the reliability of the device in operation. In addition, heat removal through the gasket requires additional energy to heat the sample.

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности устройства и снижение энергозатрат при нагреве. The aim of the invention is to increase the reliability of the device and reduce energy consumption during heating.

Цель достигаетс  тем, что в устройстве , содержащем матрицу и/или пуансоны, контейнер дл  образца и прокладки, раз дел щие контейнер на части, прилегающие к матрице и/или пуансонам, прокладки выполнены из электроизол ционного материала с коэффициентом внутреннего трени  равным О,1-0, 8 коэффициента внутреннего трен1   материала контейнера. The goal is achieved by the fact that in a device containing a die and / or punches, a container for a sample and a gasket, which divide the container into parts adjacent to the die and / or punches, the gaskets are made of electrically insulating material with an internal friction coefficient equal to O, 1 -0, 8 coefficient internal container material tren1.

Учитыва , что значение коэффициента внутреннего трени  материала зависит от давлени , соотношение коэффициентов внутреннего трени  материалов прокладки и контейнера определ етс  дл  диапазона рабочих давлений , в котором эксплуатируетс  устройство.Taking into account that the value of the coefficient of internal friction of the material depends on the pressure, the ratio of the internal friction coefficients of the gasket and container materials is determined for the range of operating pressures in which the device operates.

Благодар  тому, что коэффициент внутреннего трени  материала проклад ки меньше коэффициента внутреннего трени  материала контейнера, при создании давлени  материал контейнера перемещаетс  вдоль прокладки из области с пиком давлени  (область вдол кромок углублений в пуансонах) в центральную часть контейнера с более низким давлением, что приводит к сни14Due to the fact that the coefficient of internal friction of the gasket material is less than the coefficient of internal friction of the container material, when creating pressure, the container material moves along the gasket from the area with the pressure peak (area along the edges of the recesses in the punches) to the central part of the container with a lower pressure, which leads to sn14

жению градиента давлени . Эффект выравнивани  давлени  зависит от соотношени  коэффициентов внутреннего трени  материалов контейнера и прокладки . Так, если коэффициент внутреннего трени  материала прокладки составл ет не более 0,8 коэффициента внутреннего трени  материала контейнера , то эффект выравнивани  давлени  по объему контейнера становитс  статистически значимым. Дальнейшее снижение коэффициента внутреннего трени  материала прокладки вплоть до значений пор дка Q,1 от значени  коэффициента внутреннего трени  материала контейнера приводит к более значимому эффекту выравнивани  давлени  по объему контейнера.pressure gradient. The effect of pressure equalization depends on the ratio of the coefficients of internal friction of the materials of the container and the gasket. Thus, if the coefficient of internal friction of the gasket material is no more than 0.8 of the coefficient of internal friction of the container material, the effect of pressure equalization over the volume of the container becomes statistically significant. Further reduction of the coefficient of internal friction of the gasket material up to values of the order Q, 1 from the value of the coefficient of internal friction of the material of the container leads to a more significant effect of pressure equalization over the volume of the container.

Примен ть прокладки с коэффициентом внутреннего трени , составл ющим менее О,1 коэффициента внутреннего трени  материала контейнера, нецелесообразно , так как в этих случа х не удаетс  достигнуть дальнейшего снижени  градиента давлени  по объему {контейнера и повышени  надежности устройства. При этом прокладка выдавливаетс  из области контейнера с пиком давлени  а центральную его часть на начальной нагруженк  устройства и не приводит к заметному снижению градиента давлени  при нагружении устройства в рабочем диапазоне давлений.It is impractical to use gaskets with an internal friction coefficient less than 0, 1 coefficient of internal friction of the container material, since in these cases it is not possible to achieve a further decrease in the pressure gradient over the volume and increase the reliability of the device. At the same time, the gasket is squeezed out of the container area with the pressure peak and its central part at the initial load of the device and does not lead to a noticeable decrease in the pressure gradient when the device is loaded in the operating pressure range.

Так как прокладка выполнена из материала более пластичного чем контейнер , при нагружении устройства происходит равномерна  деформаци  прокладки совместно с пластической деформацией контейнера.Since the gasket is made of a material more plastic than the container, when the device is loaded, the gasket is evenly deformed together with the plastic deformation of the container.

Учитыва , что теплопроводность электроизол ционных материалов одного пор дка, теплопроводность материалов , примен емых дл  изготовлени  контейнера и прокладки также соизмерима и значительно ниже, чем у металлов. Выполнение прокладки из материала с низкой теплопроводностью приводит к снижению энергозатрат при нагреве образца.Considering that the thermal conductivity of electrically insulating materials is of one order, the thermal conductivity of materials used to make container and gasket is also comparable and much lower than that of metals. The execution of the strip of material with low thermal conductivity leads to a decrease in energy consumption when the sample is heated.

Таким образом, благодар  равномерной деформации прокладка П и нагружении устройства, снижению градиента давлени  по объему контейнера и снижению его температуры при нагреве образца, повышаетс  надежность устройства и снижаютс энергозатраты . 5. На фиг.1 показано двухпуансонное устройство, разрез; на фиг.2 - шестипуансонное устрсжство, разрез; на фиг.З часть контейнера шестипуансонного устрсйства. Устройство, показанное на фиг.t, состоит из двух пуансонов 1 и 2 с углублени ми, между которыми установлен контейнер из тепло- и электроизол ционного материала. Контейне выполнен разъемным по плоскости А-А и состоит из двух частей 3 и , меж ду которыми размещена прокладка 5В отверстии, выполненном в контейне ре, установлен образец 6, Вокруг контейнера, в зазоре между,пуансонами , установлена муфта 7 в форме кольца из пластичного материала. Устройство, показанное на фиг.2, состоит из шести равнорасположенных в пространстве пуансонов 8 в форме усеченных правильных четырехгранных пирамид. Между пуансонами 8 в центральной части устройства установлен контейнер. Контейнер выполнен составным из шести отдельных частей четырех частей 9 с прокладками 10 и двух частей tic прокладкакв1 12. 8 контейнере образована кубическа  полость дл  размещени  образца 13Устройство снабжено нагревателем Т и втулкой 15- В 3|азорах между пуансонами 8 установлена муфта 16 из пластичного материала. Части контейнера 9 отличаютс  от частей 11 только тем, что в них отсутствует отверстие, через которое в части 1 1 проходит нагреватель 1 Дл  изготовлени  контейнеров примен ют традиционные материалы: пирофиллит , литографский камень и др. Прокладки изготовл ют из. материала с более низким коэффициентом внут-реннего трени  - хлористого натри , гексагонального нитрида бора, фторрпласта и др. Муфты изготовл ют из каучука, резины и других пластичных материалов. Прокладки могут быть изготовлены либо прессованием, например, из хлог ристого натри , либо методом лить , например, из фторопласта. Возможно применение в качестве прокладок и засыпок из порошкбв, но это менее удобно в применении. Прокладку рекомендуетс  изготавливать толщиной от нескольких дес тых до одного-двух миллиметров в зависимости от условий и целей эксперимента. Изготовление 1 более тонких гфокладок затруднительг но, а применение прокладок с большей телесной нецелесообразно, так как не гфиводит к дальнейшему снижению градиента давлени  по объему контейнера нагружении устройства. Работа устроиств осуществл етс  следуюф4м образом. Дл  создан;4  давлени  с помощью пресса сжимают пуамсокм 1, 2 или 8. Сбл ша сь, г ансомл сжимают контейнер 3 или контейнер, состо щий из частей 9 с расположенным в нем образцом 6 и м 13 (пр синтезе сверхтаердь х материалов - реакционной 1вихты} и прокладками 3 или 12, создава  высокое давление. При сжатии часть матвр «ала контейнера и прокладок Ш||дав|жваетс  в зазоры между пуаж:онами, образу  заусенец, герметизирую ( полость высокого давле- : ни , образованную пуансонами. Нуфты 7, 6 способствуют равномерному формированию заусенцев. Прокладки S 12 благодар  низкому коэффициенту внутреннего трени , способствуют выравниванию давлени  по объему контейнера гц}и его сжатии. После создани  давлени  осуществл ют нагрев образца (реакционной шихты), дп  чего пропускают электрический ток либо непосредственно через образец б в случае, когда шихта электрогроводна, либо через специальный нагреватель Н. Проведены сравшггельные испытани  известного и г дложенного устройств в гфоцессе синтеза алмазов марок АСК и АСС. При гчхжедвнии испытаний примен ли устройства, содержащие пуансоны со сферическими углублени ми (диаметр углуатвни  55 мм, глубина В,5 мм, диаметр отверсти  дл  размещений реакционной шихты - гомогенной смеси орошков гра(та и металла-раствориел  - 30 масса реакционной шихы 32 г). Разульт«1ты испытаний представлены таблице. Предлагаемое устройство обладает олее илсокой надежностью ввиду сниени  количества разгерметизацией каеры высокого давлени  и снижает нергозатраты при нагреве на 23.Thus, by uniformly deforming the gasket II and loading the device, reducing the pressure gradient throughout the container and lowering its temperature when the sample is heated, the reliability of the device increases and the energy consumption is reduced. 5. Figure 1 shows a dual punch device, a slit; figure 2 - shestipuansonny device, section; on fig.Z part of the container six-punch device. The device shown in fig.t consists of two punches 1 and 2 with recesses, between which a container of heat and electrically insulating material is mounted. The container is made detachable along the plane A-A and consists of two parts 3 and, between which a gasket 5B is placed, an opening made in the container re, sample 6 is installed. Around the container, in the gap between the punches, the coupling 7 is installed in the form of a ring of plastic material. The device shown in figure 2, consists of six equally spaced in the space of the punches 8 in the form of truncated regular tetrahedral pyramids. Between the punches 8 in the center of the device container is installed. The container is made up of six separate parts of four parts 9 with gaskets 10 and two parts of a tic gasket Q1 12. The container is formed of a cubic cavity for placing the sample 13 The device is equipped with a heater T and a sleeve 15-B 3 of the plastic material is installed between the punches 8. Parts of container 9 differ from parts 11 only in that they have no hole through which heater 1 passes in part 1 1. Traditional materials are used to make containers: pyrophyllite, lithographic stone, etc. Gaskets are made from. material with a lower coefficient of internal workout — sodium chloride, hexagonal boron nitride, fluoroplastic, etc. Couplings are made of rubber, rubber, and other plastic materials. Gaskets can be made either by pressing, for example, from sodium chloride, or by the method of casting, for example, from fluoroplastic. It is possible to use as gaskets and powder fillings, but it is less convenient to use. The gasket is recommended to be made from a few tenths to one to two millimeters thick, depending on the conditions and objectives of the experiment. It is difficult to make 1 thinner panels, and the use of gaskets with more solid material is impractical, since it does not lead to a further decrease in the pressure gradient over the volume of the container loading device. The operation of the devices is carried out in the following way. To create; 4 pressures, using a press, compress the puamsox 1, 2 or 8. Subsequently, the container 3 or container consisting of parts 9 with sample 6 and m 13 located in it (in the synthesis of superhighs x - reactionary 1) and gaskets 3 or 12, creating a high pressure. When compressing, a part of the container and gaskets | || is pressed into the gaps between the points: they form a burr, I seal (the high-pressure cavity formed by the punches. Nufts 7, 6 contribute to uniform burr formation. Gaskets S 12 benefit a gift to a low coefficient of internal friction, helps to equalize the pressure over the container volume Hz} and its compression. After the pressure is created, the sample (reaction mixture) is heated, and dp is passed an electric current either directly through the sample b when the mixture is electroconductive or heater N. A comparative test of a known and attached device was carried out in the process of synthesizing diamonds of the ASC and ACC grades. In the course of testing, devices containing punches with spherical depressions (diameter of 55 mm, depth B, 5 mm, orifice diameter for accommodating the reaction mixture — a homogeneous mixture of grated powders and soluble metal — 30 g of reaction mixture 32 g) were used. The results of the test are presented in table. The proposed device is more reliable due to the decrease in the amount of depressurization of the high-pressure cell and reduces the energy consumption during heating by 23.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР № , кл. В 01 J 3/06, 1970.1. USSR author's certificate №, cl. At 01 J 3/06, 1970. 2.Патент США № 29 , кл. 25-77, 19вО (прототип).2. US patent number 29, cl. 25-77, 19ВО (prototype). J/J / «" 16sixteen 1212 12 ff12 ff Фчг. 2Fchg 2
SU792815218A 1979-08-21 1979-08-21 Apparatus for producing high pressure and temperature SU902801A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU792815218A SU902801A1 (en) 1979-08-21 1979-08-21 Apparatus for producing high pressure and temperature

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU792815218A SU902801A1 (en) 1979-08-21 1979-08-21 Apparatus for producing high pressure and temperature

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU902801A1 true SU902801A1 (en) 1982-02-07

Family

ID=20848691

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU792815218A SU902801A1 (en) 1979-08-21 1979-08-21 Apparatus for producing high pressure and temperature

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU902801A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4414028A (en) Method of and apparatus for sintering a mass of particles with a powdery mold
US4151686A (en) Silicon carbide and silicon bonded polycrystalline diamond body and method of making it
US3913280A (en) Polycrystalline diamond composites
US4016736A (en) Lubricant packed wire drawing dies
US8329093B2 (en) Method for preparing metal-matrix composite and device for implementing said method
MX153792A (en) AN IMPROVED PROCEDURE FOR PREPARING A SOLID ABRASIVE ARTICLE OF POLYCRYSTALLINE DIAMOND AND PRODUCT SO OBTAINED
US5244368A (en) High pressure/high temperature piston-cylinder apparatus
GB1387415A (en) Method of and apparatus for producing a hot pressed component
SU902801A1 (en) Apparatus for producing high pressure and temperature
US4164527A (en) Method of making superhard articles
JPH0314794B2 (en)
JPS61140328A (en) Formation of superplastic material by using granular body as pressure-transmitting medium
US4097208A (en) Ultrahigh pressure apparatus for diamond synthesis
US5016498A (en) Method and apparatus for manufacturing super abrasive cutting saw
US3559242A (en) High pressure cells
US3854854A (en) High pressure producing apparatus
RU2102187C1 (en) Method for manufacture of articles from exothermic powder mixtures
US4290741A (en) Device for building-up high pressure
US3790322A (en) Device for establishing high pressure and temperature
RU2263005C2 (en) Article production method
JPH0341425B2 (en)
JP7431455B2 (en) Synthetic diamond manufacturing equipment and manufacturing method
US3135995A (en) Method of and apparatus for the generation of pressure inside an enclosed cavity
RU2083328C1 (en) Method of pulsed pressing of hard powder materials and device for its embodiment
US3746484A (en) Apparatus for developing high pressure and high temperature