УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ СВЕРХВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ Советский патент 1996 года по МПК B01J3/06 

Изобретение относится к области обработки материалов сверхвысоким давлением и может быть использовано при проведении синтезов алмаза и кубического нитрида бора.

Цель изобретения повышение уровня генерируемых давлений и повышение срока службы устройства.

На чертеже изображено устройство для создания сверхвысокого давления.

Устройство содержит соосно установленные пуансоны 1, скрепленные поддерживающими кольцами 2, с центральными рабочими коническими вставками 3 из сверхтвердого материала, размещенными в центральных углублениях 4 опорной части 5 пуансонов 1, и контейнер 6 с образцом 7, расположенным между рабочими вставками 3.

Части рабочих вставок 3, размещенные в углублениях 4 пуансонов 1, выполнены цилиндрическими и установлены в углублениях 4 по скользящей посадке, а высота выступающей части вставки составляет

где a высота выступающей части вставки, мм;
h -высота центральной части контейнера 6, мм;
σ₀, σ₁ предел прочности материалов вставки 3 и пуансона 1 соответственно, кбар.

Высота цилиндроконической вставки 3 составляет 0,4-0,7 ее диаметра. Угол конусности вставки 3 составляет 40-70^o по отношению к вертикальной оси.

Устройство работает следующим образом. К пуансонам 1 прикладывается осевое сжимающее усилие гидравлического пресса (на чертеже не показан), под действием которого контейнер 6 начинает деформироваться. В центральной части контейнера 6 между вставками 3 создается сверхвысокое давление P_o, а между опорными частями 5 пуансонов 1 создается меньшее по величине поддерживающее давление P_i. Когда высота a выступающей части вставки 3 соответствует заявленному соотношению между высотой а выступающей части вставки, высотой h центральной части контейнера и отношению пределов прочности материалов вставки и пуансонов σ₀, σ₁, поддержка вставок 3 давлением P_I будет эффективной. За счет этого повышается уровень генерируемых давлений и срок службы устройства.

Выполнение части вставки 3, размещенной в углублении 4 пуансонов 1, цилиндрической и установление вставок 3 в углублениях 4 по скользящей посадке увеличивает срок службы устройства, так как легко производится замена треснувших вставок. Выполнение вставки 3 высотой 0,4-0,7 ее диаметра обеспечивает равномерное распределение напряжений во вставке 3 и способствует повышению уровня генерируемых давлений и срока службы.

Выполнение вставки 3 с углом конусности 40-70^o по отношению к вертикальной оси приводит к равномерному сжатию вставки в осевом и поперечном направлениях, что также повышает срок службы и уровень генерируемых давлений.

Было испытано устройство, содержащее пуансоны диаметром 12 мм и высотой 3 мм с соосно закрепленными на торцах пуансонов вставками из синтетических алмазов, контейнер из литографского камня и поддерживающие кольца из титанового сплава ВТЗ-1 с внутренним диаметром 12 мм. Пуансоны выполнены из твердого сплава ВК-6 и поддерживающего кольца из титанового сплава ВТЗ-1 (твердость НРС 44). На торцах пуансонов выполнены углубления диаметром 1,8 мм и высотой 0,9 мм, в которые установлены по скользящей посадке цилиндроконические вставки диаметром 1,7 мм, высотой 1 мм и углом конусности 45^o. Контейнер имел диаметр 2,5 мм, диаметр центральной части 0,7 мм, а ее толщина 0,10-0,07 мм. В устройстве было достигнуто давление 400 кбар. Образцы помещались в центральной части контейнера в отверстии диаметром 0,2-0,4 мм.

Устройство выдерживало до 20 циклов давлением 400 кбар, затем наконечники растрескивались, их заменяли и цикл нагружения повторяли.

1. Устройство для создания сверхвысокого давления, содержащее соосно установленные пуансоны, скрепленные поддерживающими кольцами, с центральными рабочими коническими вставками из сверхтвердого материала, размещенными в центральных углублениях на опорной части пуансонов, и контейнер образцом, расположенный между рабочими вставками, отличающееся тем, что, с целью повышения уровня генерируемых давлений и повышения срока службы, части рабочих вставок, размещенные в углублениях пуансонов, выполнены цилиндрическими, вставки установлены в углублениях по скользящей посадке, а высота выступающей части вставки составляет

где a - высота выступающей части вставки, мм;
h - высота центральной части контейнера, мм;
σ₀,σ₁ - предел прочности материалов вставки и пуансона соответственно, кбар.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что высота цилиндроконической вставки составляет 0,4 - 0,7 ее диаметра.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что угол конусности вставки составляет 40 - 70^o по отношению к вертикальной оси.

1. Устройство для создания сверхвысокого давления, содержащее соосно установленные пуансоны, скрепленные поддерживающими кольцами, с центральными рабочими коническими вставками из сверхтвердого материала, размещенными в центральных углублениях на опорной части пуансонов, и контейнер образцом, расположенный между рабочими вставками, отличающееся тем, что, с целью повышения уровня генерируемых давлений и повышения срока службы, части рабочих вставок, размещенные в углублениях пуансонов, выполнены цилиндрическими, вставки установлены в углублениях по скользящей посадке, а высота выступающей части вставки составляет

где a высота выступающей части вставки, мм;
h высота центральной части контейнера, мм;
σ₀,σ₁ предел прочности материалов вставки и пуансона соответственно, кбар. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что высота цилиндроконической вставки составляет 0,4 0,7 ее диаметра. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что угол конусности вставки составляет 40 70^o по отношению к вертикальной оси.