Способ создания сверхвысоких давлений

Способ создания сверхвысоких давлений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к технике физической модификации вещества, в частности .предназначено для создания сверхвысоких давлений при синтезе искусственных алмазов , кубического нитрида бора, и позволяет увеличить-выход готовой продукции. При синтезе сверхтвердых материалов, включающем размещение исходного вещества в реакционной камере цилиндрической матрицы и последующее его сжатие осевым перемещением ступенчатого пуансона, ступень меньшего диаметра которого одновременно подвергают радиальному обжатию в кольцевой камере, заполненной пластичным материалом, после достижения заданного давления в пластичнрм материале перемещение ступенчатого пуансона сопровождается удалением пластичного материала из кольцевой камеры, поддерживая таким образом в ней заданное давление . Способ позволяет при создании сверхвысоких давлений установить динамическую связь между давлением в реакционной и кольцевой камерах. 1 ил. (Л С

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5п5 В 01 J 3/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

K ПАТЕНТУ (21) 4768380/26 (22) 14.12.89 (46) 23.03,93. Бюл. М 11 (75) В.Г.Бенько, А.И.Дудяк, Ф.Ф.Якацук и

В.А.Пономаренко (56) Г.С.Бобровничий. Аппараты сверхвысокого давления. М.: Знание, 1972, с,12 — 13. (54) СПОСОБ СОЗДАНИЯ СВЕРХВЫСОКИХ

ДАВЛ ЕНИЙ (57) Изобр тение относится к технике физической модификации вещества, в частности ,предназначено для создания сверхвысоких давлений при синтезе искусственных алмазов, кубического нитрида бора, и позволяет увеличить выход готовой продукции. При синтезе сверхтвердых материалов, включаИзобретение относится к технике физической модификации вещества, в частности предназначено для создания сверхвысоких, давлений при синтезе искусственных алмазов, кубического нитрида бара (КН6) и подо, бных сверхтвердых материалов (СТМ).

Цель изобретения — увеличение выхода готовой продукции.

На фиг.1 изображен общий вид устройства, реализующего предлагаемый способ в соответствии с п.1 и 2 формулы изобретения; на фиг.2 — то же, по пп.1 и 3 формулы, Способ осуществляют следующим образом., В реакционную камеру 1, выполненную в нижней матрице 2, помещают вещество 3. подвергаемое сверхвысокому давлению, например графит,.Через верхнюю матрицу 4 проходит ступенчатый пуансон, ступень большего диаметра 5 которого плотно проходит через матрицу 4. Меньшая ступень. SU. 1804344

2 ющем размещение исходного вещества в реакционной камере цилиндрической матрицы и последующее его сжатие осевым перемещением ступенчатого пуансона, ступень меньшего диаметра которого одновременно подвергают радиальному обжа- тию в кольцевой камере, заполненной пластичным материалом, после достижения заданного давления в пластичном материале перемещение ступенчатого пуансона сопровождается удалением пластичного материала из кольцевой камеры, поддерживая таким образом в ней заданное давление, Способ позволяет при создании сверхвысоких давлений установить динамическую связь между давлением в реакционной и кольцевой камерах. 1 ил. пуансона 6 плотно входит в нижнюю матрицу 2 и одновременно находится в верхней матрице. Образуется кольцевая камера 7. охватывающая часть пуансона 6. примыкающую к большей части пуансона б,плотно входит в нижнюю матрицу 2 и одновременно находится в верхней матрице, Образуется кольцевая камера 7, охватывающая часть пуансона 6, примыкающую к большей части пуансона 5. Эту камеру 7 заполняют пластичным материалом 8. В теле матрицы 4 выполняют радиальные фильеры 9, равномерно расположенные по окружности, Эти фильеры сообщают кольцевую камеру 7 с внешней средой. Фильеры 9 снабжены регулирующими их выходное сечение устройствами. Например, зто может быть регулирующая гайка 10.

В случае необходимости можно обеспечить нагрев вещества 3 любым известным способом, 1804344

Возможна и другая реализация способа, когда в кольцевой камере 7 заранее выполняют аккумулирующие емкости. Это возможно, например, путем установки в кольцевую камеру 7 деформируемого элемента 11. Это может быть кольцо, например, из меди, в котором выполнены отверстия 12, Эти отверстия со стороны, обращенной к пластичному материалу 8, перекрыты перемычками 13, которые сминаются при достижении заданного давления и открывают доступ пластичному материалу 8 в отверстия 12. Варьируя размерами отверстий, их количеством, формой, объемом, толщиной перемычки 13, материалом элемента 11 и 15 другими параметрами можйо обеспечить динамическую связь между давлением в реакционной и кольцевой камерах, управлять процессом создания и поддержания давления в реакционной камере. 20

При создании сверхвысокого давлейия в твердом теле его размещают в реакционной камере 1, заполняют кольцевую камеру пластичным материалом 8, и в матрицы 2.и 4 вводят ступенчатый пуансон соответствен- 25 но его частями 6 и 5. Ступенчатый пуансон может быть выполнен составным, К большей ступени пуансона прикладывают усилие F> от пресса и к верхней матрице усилие

Ег, которое препятствует истечению мате- 30 риала 8 в зазор между матрицами, Матрицы

2 и 4 могут быть выполнены также как одно целое, По мере опускания пуансона создается давление в камерах 1 и 7. До момента достижения требуемого значения давления в кольцевой камере истечения материала 8 из нее нет. Материал находится в замкнутом объеме, обеспечивая радиальное обжатие пуансона 6. Как только начинаются аллотропические превращения в веществе 3, его 40 объем уменьшается и давление в реакционной камере 1 начинает падать.

Пуансон начинает перемещаться, сжимая материал 8. При этом открывают фильеру 9 и часть материала 8 истекает в 45 окружающую среду, но необходимое радиальное сжатие пуансона сохраняется, так как благодаря силам трения сохраняется достаточное давление в камере 7. Если используют деформирующий элемент 11, то 50 при перемещении пуансона сминаются перемычки.13 и излишек пластичного материала 8 поступает в отверстия 12, заполняя их.

Таким образом происходит сохранение необходимого давления в реакционной каме- 55 ре без черезмерного увеличения давления в кольцевой камере. При этом давление в камере 7 изменяется экспоненциально при перемещении пуансона, если материал из нее не удалять. Пример, Было изготовлено устройство для реализации указанного способа, аналогичное изображенному на фиг;1..

Синтезируемое вещество — смесь графитоподобного нитрида бора с MgBz. В качестве пластического материала использовался графитоподобный нитриу бора, Объем реакционной камеры 6,3 см, кольцевой камеры 11,7 см . После загрузки з веществ и установки пуансона на прессе

Д0137А было создано сверхвысокое давление 6,0 гПа, После нагрева до темперарэтуры 1900 C велся синтез в течение 60 с.

Выход кристаллов кубического нитрида бора составил в среднем 170...180 карат, размер кристалла — 30...100 мкм. Средняя стойкость пуансона 260 — 280 пресс-спеканий, Поскольку достигнуто значительное увеличение выхода кристаллов СТМ, постольку обеспечивается значительный экономический эффект..Формула изоб рете н и я

1. Способ создания сверхвысоких давлений в твердом теле для синтеза сверхтвердых материалов, включающий размещение исходного вещества в устройстве сверхвысокого давления типа поршень — цилиндр со ступенчатым пуансоном и его осевое перемещение при одновременном радиальном обжатии в кольцевой камере, заполненной пластичным материалом, о тл и ч а ю шийся тем, что. с целью увеличения. выхода готовой продукции и улучшени ee качества, после достижения заданного давления в кольцевой камере перемещения ступенчатого пуансона осуществляют при одновременном удалении пластичного материала из кольцевой камеры, обеспечивая тем самым в ней заданное давление.

2. Способ по и 1, отличающийся тем, что пластичный материал удаляют путем его истечения через фильеры с регулируемым сечением.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что пластичный материал перепускают в заранее выполненные в кольцевой камере емкости, которые раскрываются после достижения заданного давления и заполняются по мере перемещения пуансона.

1804344 фи2. 8

Составитель B. Яровенко

Техред М.Моргентал Корректор В. Петраш

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 1064 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб„4/5