Устройство для создания сверхвысоких давления и температуры

Устройство для создания сверхвысоких давления и температуры

Реферат

 

Изобретение относится к технике сверхвысоких давлений и температур и позволяет повысить точность поддержания температуры в реакционном объеме устройства и увеличить его работоспособность. В устройстве, содержащем скрепленные кольцами 1 матрицы 2 с центральными углублениями 3, в которых размещен контейнер 4 с образцом 5 и нагревателем 6, в канале, выполненном в матрице 2 и/или опорных плитах 7, 8 и не имеющем выхода в рабочую полость, размещены термопары 10. При работе устройства термопары 10 позволяют поддерживать заданную температуру с требуемой точностью. 2 ил.

Изобретение относится к технике сверхвысоких давлений и температур, в частности к устройствам, применяемым для синтеза сверхтвердых материалов. Целью изобретения является повышение точности поддержания температуры в реакционном объеме и увеличение работоспособности устройства. На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, разрез; на фиг.2 узел I на фиг.1 (канал с термопарой в теле матрицы). Устройство содержит соосно установленные и скрепленные поддерживающими кольцами 1 матрицы 2 с центральными углублениями 3, в которых размещен контейнер 4 с образцом 5 и нагревателем 6, опорные плиты 7 и 8, каналы 9, выполненные по оси устройства в матрице 2 и/или опорных плитах 7 и 8 и не имеющие выхода в полость, образованную центральными углублениями 3, и измерительные термопары 10. Термопара (например, хромель-копелевая) состоит из термоэлектродов 11 и 12, которые размещены в керамической изоляционной двухканальной трубке 13, и рабочего спая 14, который контактирует с опорной поверхностью матрицы 2. На фиг.2 изображен вариант выполнения рабочего спая 14 в виде сферы, которая прижимается к дну глухого канала в матрице 2 трубкой 13 посредством пружины 15 (см.фиг.1). Выводы термопары из устройства размещены в канавке 16, выполненной на поверхности плиты 8. Устройство работает следующим образом. Собранное устройство помещают в рабочее пространство прессовой установки (на фигурах не показана) и нагружают заданным усилием Р. При этом в полости высокого давления устройства создается давление, необходимое для синтеза сверхтвердого материала. После создания необходимого давления внутри полости сверхвысокого давления через нагреватель 6 пропускают ток, который нагревает образец. Одновременно с повышением температуры нагревателей и образца начинается сток тепла от нагреваемого объема полости высокого давления в примыкающие к нему контейнер 4, матрицы 2, блоки поддерживающих колец 1, опорные плиты 7 и 8 и далее в прессовую установку и окружающую среду, при этом их температура повышается вместе с повышением температуры образца. Уменьшение температуры нагревателей 6 и образца 5 приводит, наоборот, к уменьшению теплового потока, истекающего из нагреваемого объема полости высокого давления, и следовательно, снижению температуры контейнера 4, матриц 2 и т.д. Изменения температуры матриц 2, вызванные соответствующими изменениями температуры нагревателей 6 и образца 5, обнаруживаются с помощью термопары 10 и используются для поддержания заданной температуры синтеза сверхтвердых материалов оператором установки вручную, по установленному алгоритму или автоматически с помощью различных устройств. По окончании процесса синтеза электрический ток отключают. В предлагаемом устройстве по сравнению с устройством по прототипу в процессе синтеза нитрида бора обеспечивается практически постоянная температура синтеза (температура уменьшается со скоростью примерно 6^оС). В устройстве по прототипу температура повышается со скоростью 210^оС/ч. Работоспособность предлагаемого устройства в равных условиях в 3,5 раза превышает работоспособность устройства по прототипу.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ СВЕРХВЫСОКИХ ДАВЛЕНИЯ И ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее соосно установленные и скрепленные поддерживающими кольцами матрицы с центральными углублениями, контейнер с образцом и нагревателем, размещенный в центральных углублениях, и установленные соосно с матрицами опорные плиты и измерительные термопары, отличающееся тем, что, с целью повышения точности поддержания температуры в реакционном объеме устройства и увеличения работоспособности устройства, измерительные термопары размещены в каналах, выполненных в матрице и/или опорных плитах и не имеющих выхода в полость, образованную центральными углублениями.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2