新锤面顶锤在六面顶压机合成工业金刚石中的应用

针对目前六面顶压机人工合成工业金刚石所使用的硬质合金顶锤重新进行锤面设计.经过设计,制作成品后进行测量,新锤面顶锤相比原先的增大了6.5％.设计新的工业单晶合成块结构,运用帕斯卡原理,对顶锤底面的实际压力值进行推导计算出新的合成块在合成过程中的设备所需油压,并且进行实际实验合成工业金刚石.对使用新型顶锤的六面顶压机在合...     

小型化顶锤在合成金刚石过程中的应用

使用了优化后的小型化硬质合金顶锤代替原先的一体化大顶锤,运用至六面顶压机中合成工业金刚石及大单晶金刚石。采用原先的原材料合成块,以及相关匹配好的合成工艺,能够正常合成出相对应的工业金刚石以及大单晶金刚石。小型化顶锤进行有限元模拟,受力分析结果显示小型化顶锤能替代原先的一体化大型顶锤,不影响合成金刚石的质量并能降低单个顶锤硬质合金使用量40%,从而降低生产金刚石过程中的顶锤消耗,增加超硬材料企业的经济效益。     

叶蜡石块组装方式与合成工艺关系的研究

在六面顶压机上采用粉末工艺技术进行了Φ40腔体组装高度不变和组装块高度提高合成金刚石产品的试验。分析了试验中出现的现象,表明组装块高度提高不仅提高了金刚石产品的产量,并且有效降低了万克拉顶锤的消耗。对试验效果的分析表明,合成腔体与合成压力一定的情况下,组装高度不变比组装块高度提高合成金刚石的生产效益要差很多,并且顶锤消耗也高。因此,提高组装块的高度是降低顶锤消耗、提高单次合成产量的选择方向。     

影响立方氮化硼单晶合成效果的工艺探讨

通过对立方氮化硼单晶生产工艺的改进,六方氮化硼的转化率提高了一倍,单产有了较大幅度的提高,合成电流较为平稳,较好地保护了导电钢圈,因而顶锤消耗明显降低,达到了高产低成本的效果.     

冷却循环水对六面顶压机合成宝石级金刚石的影响

使用六面顶压机高温高压合成宝石级金刚石的过程中,加热合成块产生的多余热量大部分都被冷却循环水带走。为保护硬质合金顶锤以及提高宝石级金刚石产量,控制优晶,温度场的均衡性,需要对冷却水的进水温度以及流量调节优化至合理的区间,让冷却水散热比稳定在一个相对恒定的数值。研究表明控制循环水进水温度以及流量在一定区间内,顶锤的使用寿命延长,并且宝石级金刚石的产量提升15%,优晶提升11%,粒度主峰集中值提升20%,经济效益明显提高。     

长方体叶腊石在大腔体合成工艺中的应用初探

通过长方体叶腊石与传统立方体叶腊石在六面顶合成中的对比实验,认为设计合理的长方体叶腊石块在合成中可有效降低顶锤消耗,改善合成中的多种工艺参数,提高金刚石的产量和质量.     

一种特殊的金刚石合成结构装置

人造金刚石的合成通常在六面顶压机上进行,是在高温超高压状态下,在触媒的参与下,使石墨向金刚石进行转化的过程。目前国内六面顶压机采用的组装结构都是圆柱形石墨柱,利用外方内圆形叶蜡石块进行密封,经过分析可知,贴着顶锤的叶蜡石是不起密封作用的,所以设计一种特殊的金刚石合成结构装置,能够提高合成效率,降低压力损失和减少合成过程中的热量散失,节约合成成本。     

六面顶压机顶锤的小斜边角度模拟分析

以有限元法为理论分析手段对六面顶顶锤进行科学计算,模拟分析了不同倒角的顶锤.根据有限元模拟分析结果,探寻出XKY-6×2000 MN型六面顶压机顶锤倒角的最佳角度范围应取为41.5°～43.5°.模拟分析结果与金刚石的高压合成实验事实相符,在理论上解释了顶锤角度的选取原则,对于提高大顶锤使用寿命,降低生产成本有着重要的现实意义.模拟计算了在超高压状态下无法通过实验直接获知的顶锤上的应力分布等重要信息,为新型六面顶压机的研制提供了良好的基础.     

复合叶蜡石对合成工业金刚石及锤耗的影响

使用复合叶蜡石调整白云石保温内衬的厚度及高度,解决了合成块内部的热量散失过多的问题,保证了整个合成块内部的温度场得到平衡,进而使合成工业金刚石的过程中,顶锤温度下降,工业金刚石质量得到提升;对工业金刚石的Ti、TTi、磁化率、氮氧元素含量进行检测并分析;对复合叶蜡石的生产制造过程中存在的问题进行简单阐述;生产工业金刚石...     

受益于人造金刚石及培育钻石领域快速发展,顶锤行业前景广阔

硬质合金顶锤是高温高压法(HPHT)合成人造金刚石等超硬材料的关键部件。顶锤是合成压机内部的重要耗材,合成压机是生产金刚石单晶和培育钻石的核心装备。由于顶锤要承受复杂苛刻的压缩、剪切、拉伸应力的作用,加上加热时瞬时锤面温度达500℃~600℃,要求近万次反复使用寿命,因此顶锤大多采用钨钴系列硬质合金制成,具有硬度高、刚性好、强度高、耐热优良的特性。     

石墨管掺叶蜡石导致中停放炮机理及解决方案

间接加热法合成金刚石过程中,一般采用石墨管作为加热体,为了降低合成电流并提高石墨管强度,合成过程中一般需要加入一定比例的杂质(叶蜡石)。我们的生产实践表明,采用此结构的合成块存在较多的"中停放炮"现象,我们从叶蜡石的高温高压相变入手,分析了"中停放炮"的产生原因,并通过更换杂质(白云石)降低了"放炮"概率,降低了金刚石生产成本。     

六面顶压机卸压气泡产生机理的探究

在合成金刚石的过程中,叶蜡石密封性能的降低会出现气泡,影响顶锤寿命,给企业带来较大的经济损失。笔者根据实际生产情况,建立叶蜡石密封边流变性与六面顶顶锤结构之间的模型,并提出因顶锤模型设计的原因,叶蜡石密封边两端的相对压缩密度比中间小,造成密封边两端密封性能较弱,这就是气泡常在密封边两端产生的重要原因之一。     

基于国产六面顶压机的二级6-8型大腔体静高压装置(下)

主要介绍基于国产六面顶压机构建的二级6-8型大腔体静高压装置的力学结构,压力标定,加热组装设计,温度标定,以及采用金刚石复合材料作为二级顶锤产生超高压的一些探索性工作。一系列的结果表明,基于六面顶压机的二级增压装置的研发成功,促进了国内高压科学与技术及新型超硬材料的发展。实验表明,自行研制的多晶金刚石—硬质合金复合末级压砧可使基于国产六面顶压机构架的二级加压系统的压力产生上限从约20GPa提高到35GPa以上,拓展了国内大腔体静高压技术的压力产生范围。应用这一技术,我们期望经过末级压砧材料与压腔设计的进一步优化,在基于国产六面顶压机的二级6-8型大腔体静高压装置压腔中产生超过50GPa的高压。     

高温高压作用后叶蜡石腔体密度分布及流动规律探讨

文章对高温高压合成金刚石后叶蜡石块不同部位进行了密度测试,通过对叶螬石不同方向密度的对比分析,讨论和分析了叶蜡石在高温高压下的塑性流动规律.结果表明,叶蜡石外部密度大于内部密度,有从外部向内部流动的趋势；上部密度大于下部密度,有从上向下流动的趋势；叶蜡石密封边中部密度大于顶角处密度,有从密封边中部向硕角处流动的趋势；叶蜡石外表面顶角密度大于中心密度,与三顶锤接触的叶蜡石块项角位置附近区域是叶蜡石块中密度最高部位,这是在顶锤之间的叶蜡石密封边已建立起高压密封情况下造成的.     

间接加热合成工业金刚石工艺的研究

在工业金刚石的合成过程中,合成工艺对其有着重要的影响。文章在国产六面顶高压设备上,利用膜生长法,在F e-N i-C体系中对影响金刚石合成的工艺参数进行了考察,通过对合成工艺的调整,成功实现了对生长速度的有效控制,并成功合成出平均粒度为0.6mm的优质金刚石单晶。     

橡胶与爆炸合成的工业金刚石碳的相互作用

当今 ,在使材料弹性增大的研究领域中使用表面活性较高的填料是较有发展前途的 ,因此 ,一种新型的纳米碳材料———爆炸合成的工业金刚石碳受到了人们的关注。工业金刚石碳是各种同素异形碳粒子 (从石墨到金刚石 )的复杂混合物。曾经有人按照超分散金刚石的合成程序来研究过工业金刚石碳的合成 ,结果表明工业金刚石碳似乎成了半成品 ,而对工业金刚石碳的碳粒子结构实际上还是无法研究的。但是 ,我们可以根据超分散物质合成的规律特征来构造工业金刚石碳粒子的模型。超分散物质的合成规律的主要特征是超分散物质粒子对周围介质有着强烈的吸附…     

片状触媒粗颗粒高强度金刚石合成工艺

生产实践证明,在强研磨性或高硬度岩石钻进、切割过程中,在新型陶瓷材料机加工过程中,片状工艺生产的金刚石能够克服粉末工艺料出现的打滑或提前失效等问题,表现出突出的高锋利度、耐磨性和热稳定性.通过近三十年的金刚石合成及应用实践,结合晶体生长原理,结晶学基础理论以及与两面顶合成工艺的对比,文章概述了片状工艺金刚石合成工艺思路...     

基于国产六面顶压机的二级6-8型大腔体静高压装置(上)

主要介绍基于国产六面顶压机构建的二级6-8型大腔体静高压装置的力学结构,压力标定,加热组装设计,温度标定,以及采用金刚石复合材料作为二级顶锤产生超高压的一些探索性工作。一系列的结果表明,基于六面顶压机的二级增压装置的研发成功,促进了国内高压科学与技术及新型超硬材料的发展。实验表明,自行研制的多晶金刚石-硬质合金复合末级压砧可使基于国产六面项压机构架的二级加压系统的压力产生上限从约20 GPa提高到35 GPa以上,拓展了国内大腔体静高压技术的压力产生范围。应用这一技术,我们期望经过末级压砧材料与压腔设计的进一步优化,在基于国产六面顶压机的二级6-8型大腔体静高压装置压腔中产生超过50 GPa的高压。     

国内超硬材料六面顶液压机工作缸同步充液过程的控制方法及设备改进技术的研究

超硬材料六面顶液压机通过采用六个相互铰接的工作缸同步推动六个顶锤分别向正方体合成块施加压力的方式来产生高压,其高压腔体的密封是通过六个顶锤的斜面在超压过程中不断挤压叶蜡石形成的十二条密封边来完成的。因此,研究工作缸在充液时顶锤表面挤压叶蜡石,并有效形成均匀密封边的机理对提高六面顶压机使用的高温高压稳定性具有非常重要的意义。文章从设备的角度出发,通过对上述过程进行分析研究,尝试提出对充液过程中控制技术的改进方案。     

超高压容器的升温时间效应及其动态方程

本文叙述静压法合成金刚石过程中温度-压力曲线对于金刚石晶体生长的重要意义;在DS-29型铰链式六面顶压机上,对直接加热和间接加热两种不同组装的试块的中心温度随时间而变化的情况进行了测试;根据实验结果,作者提出超高压容器升温时间效应的概念和函数表达式,推导了超高压容器中心温度的动态方程。 本文还对静压法合成金刚石最佳升温曲线的设计原理进行了讨论。