Устройство для создания высокого давления и температуры Советский патент 1977 года по МПК B01J3/06 

Предложение относится к устройствам для создания высокого давления и температуры, а именно к устройствам для синтеза сверхтвердых материалов, например алмазов и кубического нит1рида бара.

Р1звестно устройство для создания высокого давления и температуры, состоящее и:; верхней и нижней матрицы с лунками на обращенных друг к другу торцах. В лунках матриц выполнены углубления, в которых раз.мещен термоэлектроизоляционный материал (катлинит, пирофиллит). Размещение те1рмоэлект|р01изоляц1иан1ного материала в специальном углублении позволяет уменьшить э,:розионно-е повреждение в ,мат|р1И|Це 1, 2.

Однако наличие специального углубления в лунке матрицы, которое является местом ко«цент|ращ ии напряжений, П1риводит к преждевременному разрущению матрицы.

Кроме того, применение в качестве термоэлектроизоляционного материала катлинита и пирофиллита требует его частой замены, так как этот материал выгорает, становится электролро/водным и разрущается (выкраш ивается).

Целью изобретения является увеличение срока службы устройства, у.меньщение мощности тока нагрева и увеличение выхода сверхтвердого материала.

Для этого диски из термоэлектроизоля ционного материала с диаметром не менее диаметра контакта реакционного состава с матрицей уложены в углублениях матриц и выполнены из материала с коэффициентом теплонроводностп 0,1 10н-1,0 lO кал 1см сек град и с температурой плавления 1000- 3500 С, например асбеста, и укреплены металлическим порощком при давлении свыще 30 кбар и температуре свыще 900° С.

Возможен вариант, когда на диск из термоэлектроизоляционного материала, укрепленного металлическим порошком, уложен диск из тугоплавкого металла с диаметром, превышаюшим диаметр диска из термоэлектроизоляционного материала.

Предлагаемое устройство позволяет увеличить срок его службы не менее, чем на 15%; уменьшить мощность тока нагрева при синтезе сверхтвердых материалов на 20-60% за счет резкого уменьшения отдачи тепла из реа1КЦ:Ионного сосуда; увеличить БЫХОД сверхтвердых материалов с каждого опыта на 10-30% за счет уменьщення перепада температуры в реакционном сосуде; увеличить срок службы термоэлектроизоляционного материала в 3-5 раз.

На чертеже изображено предлагаемое устройство. Оно состоит из двух одинаковых матриц / с центральными лунками 5, в которые уложен диск 3 из термоэлектроизоляциоиного материала, например асбеста, укрепленный металлическим порошком 4, например никелем, кобальтом, железом, медью, алюминием « другими, и тугоплавкого материала 5, например молибдена, тантала, вольфрама, и контейнера 6 из термоэлектроизоляционного материала, например катлинита. Предложенное устройство позволяет использовать диок,и (налримар ,из асбеста) различных размеров. Так, например, при увеличени-и эрозионного повреждения твердосплавной или стальной матрицы, которое неизбежно при синтезе алмазов или кубического нитрида бора, следует нр именять дискч увеличенного диаметра, т. е. диски, которые перек1рывают эрозионное новреждение матрицы. Предложенное устройство работает следующим образом. При сближеиии матриц под высоким давлением материал контейнера с реакционным соста., деформируясь, полностью заполняет центральные углубления и уплотняется. При достижении давления пресса, температуры и времени, необходимых для получения сверхтвердых материалов, происходит разгрузка пресса и, соответственно, устройства. Диск из асбеста, закрепленный металлическим порошком и накрытый диском из тугоплавкого материала, плотно прикрепляется к матрице. При достижении давления пресса, температуры и времени, необходимых для получения сверхтвердых материалов, происходит разгрузка пресса и, соответственно, устройства. Диск из асбеста, закрепленный металлическим порошком и накрытый диском из тугоплавкого материала, плотно прикрепляется к матрице. Такая конструкция устройства позволяет предохранить матрицу от преждевременного прогорапия и разрушения. Формула изобретения 1.Устройство для создания высокого давления и температуры, состоящее из верхней и нижней матриц с центральными углублеииями на обращеииых друг к другу торцах, в которые иомещен контейнер с реакционным составом, а также размешенных между поверхностями углублений и торцами контейера дисков из термоэлектроизоляционного материала, отличающееся тем, что, с целью увеличения срока службы устройства, уменьшения мощности тока нагрева и увеличения выхода сверхтвердого материала, диски из термоэлектроизоляциоииого материала с диаметром не менее диаметра контакта реакционного состава с матрицей уложены в углублениях матриц и выполнены из материала с коэффициеитом теплопроводности 0,1 . 1034-1,0 . Q кал1см сек град., с температурой пла1влеиия 1000-3500° С, например асбеста, и укреплены металлическим порошком при давлении свыше 30 кбар и темнературе свыше 900° С. 2.Устройство по п. 1, отличающеес я тем, что на диск из термоэлектроизоляДиопного материала, укрепленного металлическим порошком, уложен диск из тугоплавкого металла с диаметром, превышающим диаметр диска из термоэлектроизоляционного материала. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Патент США 2941242, кл. 421-4 I от 14.02.55. 2.Патент США Хе 2941243, кл. 421-411 от 1955.