φ49腔体高品级金刚石合成及工艺

采用qb49 mm腔体HJ-650型智能化六面顶压机,通过优化工艺参数及改进合成棒结构,稳定地合成出了SCD92高强度金刚石.在组装方面,增加了导电钢圈的导电和导热面,以均衡温度场并防止顶锤表面过热;采用合成压力的90%作为暂停压力;暂停时间选为500～600 s;采用最新实验成功的线型无动力卸压方式匀速卸压;合成时间取40～50 min;延缓停热时间20 s.新工艺生产试验结果表明,顶锤寿命增加500次左右;合成出的金刚石粒度分布均匀,晶形、颜色好,强度达到35 kg左右.     

Ф9腔体高品级金刚石合成及工艺

采用Ф49mm腔体HJ-650型智能化六面顶压机，通过优化工艺参数及改进合成棒结构，稳定地合成出了SCD92高强度金刚石。在组装方面，增加了导电钢圈的导电和导热面，以均衡温度场并防止顶锤表面过热；采用合成压力的90％作为暂停压力；暂停时间选为500-600s；采用最新实验成功的线型无动力卸压方式匀速卸压；合成时间取40-50min；延缓停热时间20s。新工艺生产试验结果表明，顶锤寿命增加500次左右；合成出的金刚石粒度分布均匀，晶形、颜色好，强度达到35kg左右。     

组装方式合理优化对金刚石品质的影响

在六面顶压机上采用粉末合成柱进行了49 mm腔体间接加热普通组装方式和内置供碳层组装方式合成金刚石产品的对比试验。试验结果表明:内置供碳层组装方式合成金刚石,可有效地为合成柱外围金刚石生长提供充分且均匀的碳源,使金刚石晶体内部杂质少、颗粒饱满、晶形完整。与普通组装方式相比,合成出的高品级金刚石产量提高6.5%,可明显提高金刚石优晶比例。     

金刚石原辅材料密度与合成效果的探索

在HJ-650型智能化六面顶压机上用间接加热的方法进行了φ49腔体低密度原辅材料和高密度原辅材料合成金刚石的试验.分析了试验中出现的现象,表明使用高密度原辅材料不仅提高了金刚石产品的产量,并且有效提高了金刚石的品级,实现了在腔体不变的情况下,明显降低Ⅰ、Ⅱ型科比例的目的.对试验效果的分析表明,在相同的工艺曲线下,低密度原辅材料合成金刚石比高密度原辅材料合成金刚石的效果要差很多,因此,在腔体不变的情况下合成高品级金刚石必须提高所使用原辅材料的密度.     

基于φ69 mm腔体温度场数值模拟的高品级金刚石合成工艺优化

采用有限元软件Ansys对HJ-1 000型六面顶压机φ69 mm金刚石合成腔体进行了间接加热温度场的分析,在数值模拟的基础上,对合成过程中的温度和压力进行了优化,并通过优化得到了温度压力动态匹配的合成工艺.对合成柱中的温度进行了计算并做成温度云图,结果表明:合成柱中的温度在加热过程中基本保持石墨管处温度最高,直到开始断电冷却,石墨管处的温度下降较快,使得在合成柱中心点处的温度最高,径向温差小于30℃,具备了温度压力相匹配的合成优质高品级金刚石的生长环境.这主要是因为合成腔体较大和优化的加热工艺有关.最后采用优化的金刚石合成工艺,获得了粒径600～650 μm高品级金刚石.     

工艺对合成宝石级金刚石成核及品质的影响

根据国产六面顶液压机合成宝石级金刚石的合成块腔体内部过剩压减小及电阻变化的特点,使用天宏控制工程第三代操作系统检测六面顶压机设备的合成电流、合成电阻等参数重新编制宝石级大单晶合成工艺曲线。根据所设定的工艺曲线进行分阶段控制合成腔体内部的压力和温度,来稳定合成块内部金刚石的生长环境。研究发现合成宝石级金刚石前期10小时工艺对人工种植的高品级工业金刚石晶种的成核率、以及已经成核的金刚石优晶占比有着重大影响;合成期间10小时以外的工艺对已经成核的金刚石后期持续生长成为优质宝石级金刚石有着重大影响。     

基于ф69mm腔体温度场数值模拟的高品级金刚石合成工艺优化

采用有限元软件Ansys对HJ-1 000型六面顶压机ф69 mm金刚石合成腔体进行了间接加热温度场的分析,在数值模拟的基础上,对合成过程中的温度和压力进行了优化,并通过优化得到了温度压力动态匹配的合成工艺。对合成柱中的温度进行了计算并做成温度云图,结果表明:合成柱中的温度在加热过程中基本保持石墨管处温度最高,直到开始断电冷却,石墨管处的温度下降较快,使得在合成柱中心点处的温度最高,径向温差小于30℃,具备了温度压力相匹配的合成优质高品级金刚石的生长环境。这主要是因为合成腔体较大和优化的加热工艺有关。最后采用优化的金刚石合成工艺,获得了粒径600~650μm高品级金刚石。     

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。