国产六面顶压机的精密化发展

随着国产六面顶压机大型化的不断发展,该设备的跨行业应用不断拓宽,市场对其测量、控制技术的要求也不断提高。近年来实施六面顶压机精密化发展的理念被不断强化,到今天,精密化技术已经成为与大型化技术同等重要的关键技术。为了更全面地了解人造金刚石设备技术水平,掌握行业发展趋势,文章重点对近年来国内六面顶压机测控技术的发展进行了介绍。文章以分类比较的形式,阐述了六面顶压机在合成腔压力、温度及环境综合测控技术方面的发展现状,得出了目前国内应加快推进六面顶压机精密化进程的结论。     

纳米聚晶金刚石的高压高温合成

利用自行研制的二级大腔体静高压装置,通过高温超高压下石墨向金刚石的直接转变,合成出了纳米聚晶金刚石块体材料。合成压力约为17GPa,温度约为2300℃。微区X射线衍射分析表明,石墨转变成了立方相的金刚石。扫描电子显微镜及X射线全谱拟合分析显示,合成出来的金刚石晶粒尺寸约16nm。压痕法测得的样品维氏硬度为100GPa以上。     

优质Ⅱb型宝石级金刚石大单晶的高温高压合成

实验在国产六面顶压机上利用温度梯度法合成优质Ⅱb型宝石级金刚石。研究发现在约5．5GPa和约1300℃的条件下,添加剂硼的加入使合成Ⅱb型金刚石的形貌较Ⅱa型宝石级金刚石有较大不同,文章分析了产生该现象的原因;实验还发现随着硼添加量的增加,所合成Ⅱb型宝石级金刚石的颜色由浅变深。结果实验获得了尺寸达4mm的优质Ⅱb型宝石级金刚石大单晶。     

使用光刻法在金刚石台面制备金属薄膜电极

金刚石对顶砧是实验室常用的产生流体静力学压力的装置,其核心部件是两颗对顶的金刚石。金刚石具有其它材料难以比拟的超高硬度和对电磁波的高透过率,所以金刚石压砧在高压研究中扮演着重要的角色。文章介绍一种光刻法在金刚石台面上制备金属薄膜电极用以测量材料电阻率的工艺。     

高温高压下利用金刚石压腔实验技术对材料Raman光谱的研究

金刚石对顶砧装置（diamond anvil cell,DAC）是静态超高压装置的一种,由于金刚石具有高的硬度和良好的透光性,因此这种装置所实现的压力和能测量物性的种类都优于其他高压装置。Raman光谱是表征物质结构及其变化的一种重要手段,DAC超高压实验技术与激光Raman光谱测试方法相结合,为高压下物质结构相变研究提供了一种有效途径。实验利用金刚石压腔实验技术在高温高压条件下对氧化镓、硫酸锶固体材料进行了Raman光谱的测量。     

我国六面顶压机大型化的优势及压机继续大型化的难点和对策

文章从受力状态原理、硬质合金消耗、高品质金刚石单晶的可同样获得、金刚石生产成本、投入产出比和设备成本、生产品种等诸多方面看六面顶压机的优势,以防止今后在六面顶压机继续大型化时走回头路。但是目前中国六面顶压机继续大型化（Φ（800～850）mm缸径以上）真正遇到了操作、大型顶锤、传压介质等不少问题。我们将如何对待,如何处理？文章提出了自己的见解,供探讨。     

大直径聚晶金刚石复合片的合成及表征

用国产六面顶压机,合成出直径为51mm的国内最大聚晶金刚石复合片。超声波微成像分析表明,样品无大批量分层、裂纹、金刚石厚度不均等缺陷。切削试验显示,在切削硬质合金时,样品与国外同类产品性能相当。     

大直径聚晶金刚石复合片的合成及表征

利用国产六面顶压机,合成出了直径为51mm的国内最大的聚晶金刚石复合片。超声波微成像分析表明,样品无大批量分层、裂纹、金刚石厚度不均等缺陷。切削试验显示,在切削硬质合金时,样品与国外同类产品性能相当。     

用温度梯度法生长优质Ⅱa型金刚石大单晶

利用温度梯度法在国产六面顶压机上合成优质Ⅱa型宝石级金刚石。除氮剂T i(Cu)的加入使合成金刚石的温度区间变窄且晶体生长更易俘获金属包裹体,通过采用稳定的组装、降低生长速度而获得了优质Ⅱa型金刚石大单晶。     

六面顶金刚石压机加热电源智能化研究

针对国内六面顶压机自动化程度不高、致使生产的金刚石多为中低级产品的现状,进行了六面顶金刚石压机加热电源智能化系统的研究。从金刚石合成的有关实践出发,阐述了加热电源工作原理及智能化控制的设计方案,介绍了所研制的智能化控制器硬件的组成、程序设计方案、系统功能及特点。研究认为,该系统具有控制精度高、显示直观、调节方便、重复性和稳定性好的特点,有利于提高金刚石产量和质量。     

镀钛金刚石制备金刚石聚晶的研究

在国产六面顶高压设备上,以镀钛金刚石为原料,镍基合金为烧结助剂,采用熔渗法成功制备了金刚石聚晶（PCD）,通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman）等测试方法,研究了不同烧结压力和温度对镀钛金刚石聚晶组织形貌的影响,与普通金刚石聚晶进行了物相成分及残余应力的对比分析。实验结果表明：烧结条件为5.4-5.6GPa,1350℃-1450℃下的镀钛PCD具有较高的致密性和机械性能;镀钛PCD的衍射峰中有NiMnCo、碳化钛和TiMnC化合物。镀钛PCD相比普通的PCD表面残余应力略大。     

不同晶形粗颗粒（0．8mm）金刚石单晶的高温高压合成

优质粗颗粒金刚石单晶（尺寸达0．8mm）在制备金刚石工具方面具有重要的应用,其合成条件相对于普通工业金刚石单晶更为苛刻。文章介绍了在具有高精密化控制系统的国产SPD6×1670T型六面顶压机上进行优质粗颗粒金刚石单晶的合成研究。通过采用先进的旁热式组装和粉末触媒技术,并优化了合成工艺,在高温高压条件下（5．4GPa,1300℃～1435℃）成功合成出尺寸为0．8mm（20目）三种不同晶形的粗颗粒金刚石单晶。     

添加剂硼对合成细颗粒金刚石单晶的影响

实验在国产六面顶压机上利用高温高压方法,在铁基粉末触媒中添加硼粉,合成出了细颗粒金刚石单晶,找到了合成含硼细颗粒金刚石单晶的最佳添加比例。实验结果表明：随着硼添加量的增加,晶体的颜色逐渐加深,合成细颗粒金刚石单晶的最低压力点呈动态变化趋势。在铁基粉末触媒中添加硼粉,合成的金刚石单晶容易出现包裹体,且颗粒细化后依旧没有大的改善,原因与硼的电子结构有关。     

桂林冶金机械总厂

全国六面顶压机产销量最大 全国六面顶压机高校选用率最高,全国六面顶压机出口量最大 桂林冶金机械总厂生产的CS型人造金刚石液压机有φ420缸径（6×14,000KN）,φ460缸径（6×18,000KN）,φ500缸径（6×20,000KN）φ560缸径（6×25,000KN）。φ600缸径（6×28,000KN）,φ620缸径（6×30,000KN）,     

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-6×2000MN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。     

基于PLC的六面顶压机控制系统

文章采用FXON-60M R可编程序控制器作为控制系统主机,对金刚石合成六面顶压机进行控制,该系统提高了金刚石压机的控制精度,可根据不同的工艺及要求,灵活方便地调整多个变量,而且生产的金刚石质量好、产量高。     

优质毫米级粗颗粒金刚石单晶的高温高压合成

粗颗粒工业金刚石的合成与普通工业金刚石相比,需要较长的生长时间,而且其合成条件相对于普通工业金刚石单晶更为苛刻。文章总结了在具有高精密化控制系统的国产SPD6×1670T型六面顶压机上进行的优质粗颗粒金刚石单晶的合成研究。在粉末触媒合成金刚石工艺的基础上,提高了压力和温度控制系统的精密化程度,引入了旁热式组装,改良了合成工艺,通过精密地控制金刚石的成核量与生长速度,以及采用最佳粒度的触媒,在高温高压条件下（～5．4GPa,～1360℃）成功合成出尺寸达到1．0mm的（18目）粗颗粒金刚石单晶,并分析了晶体的形貌和表面特征。     

高性能金刚石复合截齿头的研制

采用国产六面顶压机,研制出高效大功率掘进机用高性能金剐石复合截齿头。所研制的截齿头磨耗比在5×10^4以上,抗冲击功在900J以上,在720℃保温2h的条件下,具有很好的热稳定性。采用所研制的高性能金刚石复合截齿头试制的新型金刚石复合截齿,与国内现今普遍使用的硬质合金截齿相比,其效率提高20％左右,寿命则是其5倍以上。     

Φ38mm腔体粉末触媒工艺合成高品质金刚石研究

采用气雾化Fe70Ni30粉末触媒及Φ38mm合成腔体,在国产Y-500型六面顶压机(缸径Φ500mm)上进行了高品质金刚石的合成实验研究。结果表明,平均单产为72ct,静压强度值在198.9~260.7kN之间,合成金刚石的TI、TTI值分别为74%~79.5%和66.8%~70.3%,且TI值和TTI值之差在10%以内,合成的金刚石为金黄色,晶型完整率高,呈六八面体,杂质含量少且呈规则分布,质量基本上接近于国外SMD20/SMD30产品水平。合成的金刚石质量的明显改善应归功于所采用的Fe70Ni30粉末触媒合成工艺对金刚石生长环境的改善和生长速率的有效控制。     

试论我国金刚石行业超高压技术的发展道路问题

回顾了国内外金刚石行业超高压技术的发展情况,比较分析了两面顶超高压技术与六面顶超高压技术的各自优势及其局限性,探讨了我国金刚石行业六面顶超高压技术发展中的有关问题及其解决办法,试图阐明我国六面顶超高压技术未来的发展方向。