專利名稱：一種新型復(fù)合型合成塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于超硬材料合成技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種新型復(fù)合型合成塊。
背景技術(shù)：
在超硬材料合成領(lǐng)域，超高溫高壓條件下的合成塊是由石墨與觸媒混合粉制成的石墨柱、石墨柱外圍的絕緣元件和加熱元件、石墨柱兩端的導(dǎo)電鋼圈、傳壓密封介質(zhì)按照一定方式組裝而成的塊狀體。具體組裝方式為從外到內(nèi)依次組裝，外圍采用復(fù)合介質(zhì)作為傳壓密封材料，兩端采用導(dǎo)電鋼圈進(jìn)行通電加熱，導(dǎo)電鋼圈與內(nèi)側(cè)的加熱元件緊密接觸，通電時(shí)通過(guò)導(dǎo)電鋼圈使加熱元件本身發(fā)熱，然后經(jīng)過(guò)加熱元件內(nèi)側(cè)緊密接觸的絕緣元件將熱量傳至與絕緣元件內(nèi)側(cè)緊密接觸的石墨柱，使石墨與觸媒在超高溫高壓條件下轉(zhuǎn)化為金剛石。在金剛石的合成過(guò)程中，由于作為包裹試樣容器的傳壓密封介質(zhì)葉蠟石兼具傳壓性能好、密封性能好、絕緣性能好、隔熱耐熱性能好、熱穩(wěn)定性能好、化學(xué)穩(wěn)定性好以及機(jī)械加工性能好等綜合優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛用做包裹試樣的容器。但由于葉蠟石在高溫高壓條件下有相變，即在金剛石適宜生長(zhǎng)的壓力為5. 5飛.OGpa、溫度為162(Γ1720Κ時(shí)，葉蠟石中的結(jié)晶水促使葉蠟石相變成藍(lán)晶石和柯石英，體積收縮，使葉蠟石體積收縮至其本身的 12. 6%。這種相變及伴隨的體積收縮，造成合成塊高壓腔內(nèi)壓力下降、保溫性能變差，使合成塊高壓腔內(nèi)的金剛石生長(zhǎng)環(huán)境嚴(yán)重惡化，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。雖然白云石具有保溫性能好、內(nèi)摩擦系數(shù)小、熱膨脹系數(shù)大，且不含水、高溫高壓下不發(fā)生相變等優(yōu)點(diǎn)，但與高溫高壓下易發(fā)生相變的葉蠟石相結(jié)合，只能起到中和葉蠟石不足的作用，不能完全克服葉蠟石在高溫高壓條件下易發(fā)生相變的缺陷，影響金剛石合成
質(zhì)量和產(chǎn)量。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種在高溫高壓下不會(huì)發(fā)生相變、有效提高金剛石品質(zhì)的新型復(fù)合型合成塊。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種新型復(fù)合型合成塊，包括石墨柱、石墨柱兩端的導(dǎo)電鋼圈和石墨柱與導(dǎo)電鋼圈外圍的筒狀葉蠟石密封傳壓層，導(dǎo)電鋼圈內(nèi)填充有復(fù)合介質(zhì)，所述葉蠟石密封傳壓層內(nèi)壁中部設(shè)有混合襯管。所述葉蠟石密封傳壓層內(nèi)壁中部設(shè)有凹槽，混合襯管套裝在凹槽內(nèi)，且混合襯管內(nèi)壁面與葉蠟石密封傳壓層內(nèi)壁面相平齊。所述混合襯管和石墨柱外周面之間、導(dǎo)電鋼圈和石墨柱兩端面之間均設(shè)有加熱元件。所述加熱元件和石墨柱外表面之間設(shè)有絕緣元件。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是1、葉蠟石密封傳壓層內(nèi)壁中部設(shè)有混合襯管，混合襯管在高溫高壓下不會(huì)發(fā)生相變，能為金剛石的生長(zhǎng)提供一個(gè)均勻而又穩(wěn)定的壓力溫度場(chǎng)，有效降低了合成表壓，提高了高品級(jí)金剛石的比例；由脫水葉蠟石與白云石混合壓制而成的襯管，在保證密封性不變的前提下，不但減少了合成腔內(nèi)的熱量外流，即提高了保溫性，而且減少了合成腔中的軸向壓力梯度即均衡了壓力場(chǎng)，為金剛石創(chuàng)造穩(wěn)定的生長(zhǎng)環(huán)境。2、混合襯管和石墨柱外周面之間、導(dǎo)電鋼圈和石墨柱兩端面之間均設(shè)有加熱元件，加熱元件由外至內(nèi)向石墨柱導(dǎo)熱，大大提高了導(dǎo)熱效率，能夠均衡、穩(wěn)定合成腔體內(nèi)的溫度場(chǎng)，給金剛石創(chuàng)造穩(wěn)定的生長(zhǎng)環(huán)境，從而提高金剛石的產(chǎn)量和質(zhì)量。3、在Φ650缸徑六面頂壓機(jī)上采用Φ49腔體作新型復(fù)合型合成塊的合成實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)三個(gè)月的實(shí)驗(yàn)證明大大降低了合成壓力，降低了 3 — 5Mpa;從合成好的石墨柱上看，金剛石晶形完整且規(guī)則；洗料結(jié)果顯示，金剛石優(yōu)晶比例從30%左右提高到約33%，大大提高了合成質(zhì)量。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示的新型復(fù)合型合成塊，其包括石墨柱5、石墨柱5兩端的導(dǎo)電鋼圈2和石墨柱5與導(dǎo)電鋼圈2外圍的筒狀葉蠟石密封傳壓層1，石墨柱5由石墨和觸媒粉壓制而成，導(dǎo)電鋼圈2內(nèi)填充有復(fù)合介質(zhì)7，導(dǎo)電鋼圈2設(shè)置在石墨柱5的兩端，葉蠟石密封傳壓層 1設(shè)置在石墨柱5與導(dǎo)電鋼圈2的外圍。在葉蠟石密封傳壓層1的內(nèi)壁中部設(shè)有凹槽，凹槽內(nèi)套裝有混合襯管6，且混合襯管6的內(nèi)壁面與葉蠟石密封傳壓層1的內(nèi)壁面相平齊。在混合襯管6和石墨柱5外周面之間、導(dǎo)電鋼圈2和石墨柱5兩端面之間均設(shè)有加熱元件，加熱元件由外至內(nèi)向石墨柱5導(dǎo)熱，加熱元件包括石墨柱5外周面處的加熱管3 和石墨柱5兩端面處的加熱片31，加熱管3與加熱片31密封包圍在石墨柱5外部。加熱元件的加熱管3和加熱片31與石墨柱5外表面之間設(shè)有絕緣元件4。混合襯管6的制作過(guò)程為首先，將葉蠟石在1221溫度下加熱1小時(shí)，使其全部脫水；然后，將白云石與脫水葉蠟石以1:1的重量比混合均勻，并加入少量的粘結(jié)劑(水玻璃)，利用四柱壓機(jī)壓制成襯管。混合襯管6不但能阻止葉蠟石在高溫高壓下發(fā)生相變，還能為金剛石的生長(zhǎng)提供一個(gè)均勻而又穩(wěn)定的壓力溫度場(chǎng)、降低合成表壓，從而提高金剛石的產(chǎn)量和質(zhì)量。
權(quán)利要求1.一種新型復(fù)合型合成塊，包括石墨柱、石墨柱兩端的導(dǎo)電鋼圈和石墨柱與導(dǎo)電鋼圈外圍的筒狀葉蠟石密封傳壓層，導(dǎo)電鋼圈內(nèi)填充有復(fù)合介質(zhì)，其特征在于所述葉蠟石密封傳壓層內(nèi)壁中部設(shè)有混合襯管。
2.如權(quán)利要求1所述的新型復(fù)合型合成塊，其特征在于所述葉蠟石密封傳壓層內(nèi)壁中部設(shè)有凹槽，混合襯管套裝在凹槽內(nèi)，且混合襯管內(nèi)壁面與葉蠟石密封傳壓層內(nèi)壁面相平齊。
3.如權(quán)利要求1或2所述的新型復(fù)合型合成塊，其特征在于所述混合襯管和石墨柱外周面之間、導(dǎo)電鋼圈和石墨柱兩端面之間均設(shè)有加熱元件。
4.如權(quán)利要求3所述的新型復(fù)合型合成塊，其特征在于所述加熱元件和石墨柱外表面之間設(shè)有絕緣元件。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種新型復(fù)合型合成塊，包括石墨柱、石墨柱兩端的導(dǎo)電鋼圈和石墨柱與導(dǎo)電鋼圈外圍的筒狀葉蠟石密封傳壓層，導(dǎo)電鋼圈內(nèi)填充有復(fù)合介質(zhì)，所述葉蠟石密封傳壓層內(nèi)壁中部設(shè)有混合襯管。混合襯管在高溫高壓下不會(huì)發(fā)生相變，能為金剛石的生長(zhǎng)提供一個(gè)均勻而又穩(wěn)定的壓力溫度場(chǎng)，有效降低了合成表壓，提高了高品級(jí)金剛石的比例。
文檔編號(hào)B01J3/06GK202021037SQ20112002231
公開(kāi)日2011年11月2日 申請(qǐng)日期2011年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月24日
發(fā)明者丁慶才, 薛勝輝 申請(qǐng)人:鄭州人造金剛石及制品工程技術(shù)研究中心有限公司