专利名称：一种粉末材料的爆炸合成与处理装置的制作方法
技术领域：
一种粉末材料的爆炸合成与处理装置是关于粉末材料柱对称爆炸合成及处理的装置。
利用爆炸对单一或混合材料进行冲击加压处理可使之发生一系列的变化，例如冲击相变，使材料间发生化学反应、改变材料的物理性能等，因此，爆炸手段可用于处理许多材料，可进行爆炸合成金刚石、氮化硼超硬材料；可以用混合物进行化学反应合成，如用钨和碳合成碳化钨，用钇钡铜氧化物合成超导材料、用镍钛合成记忆合金等；还可以改变无机材料的物理性能，如改善陶瓷粉末的烧结活性，使材料产生压致晶化、压致非晶化等。
在上述爆炸合成及爆炸处理中，往往都要使用柱对称爆炸装置，现有的爆炸处理装置大多是由样品管、端塞、飞块、打击管、炸药、雷管组成，且把粉末材料直接压装入样品管中。这样的爆炸处理装置的显著缺点是，在高冲击压力下，轴心会发生马赫反射，随着压力的增大，马赫反射区会逐渐长大，形成喇叭形的马赫孔，穿透装置底座带走大量的处理样品。如果轴向加载速度(一般为爆速)过高，还会造成径向反弹，拉碎样品管，使爆炸处理的样品无法回收。这些缺点限制了柱对称爆炸装置的使用压力，因此，人们采取了许多措施以改进这种爆炸装置，通常的方法之一是在轴心加入一根金属棒，以消除马赫反射，它的缺点是减少了处理样品的装入量、降低了处理压力，而且不能充分解决径向反弹问题。还有一种方法是通过装入变密度样品粉末压块，用厚壁管(样品管或打击管)来回收样品，这就增加了爆炸的成本，使样品的准备难度加大。
本实用新型的目的是设计一种新的柱对称爆炸装置，即爆炸合成与处理装置，它能在爆炸处理时增加样品中的压力，同时防止轴心马赫孔和抵抗径向反弹。
本实用新型的技术解决方案是，一种粉末材料的爆炸合成与处理装置，由样品管，端塞、飞块、打击管、炸药和雷管组成，特殊的是还包括有可平放于样品管内用以分隔样品的金属薄片。
分隔样品的金属薄片为圆形，其厚度小于等于样品管内径的八分之一，金属薄片之间的粉末样品层厚度也小于样品管内径的八分之一。
本实用新型的设计思想是，在原有的爆炸处理装置中加入薄金属片，使将所需处理样品粉末或样品粉与金属粉混合物填入金属管时，与薄金属片分层间隔，金属片与样品层(或样品与金属粉混合物)的厚度远小于输入的冲击波长，这样金属片的填入可起到增压、防止马赫孔、防止径向反弹的作用。
附图1为一种粉末材料爆炸合成与处理装置示意图附图2为不带有打击管的爆炸合成处理装置示意图下面是本实用新型的实施例结合附图给出本实用新型的细节。
从附图可见，图中(1)为样品管、(2)为端塞、(3)为飞块、(4)为打击管、(5)为炸药、(6)为雷管、(7)为金属薄片、(8)为样品层。将金属薄片制成略小于样品盛放管内径的圆片，将所需处理样品或已混合好的金属粉与样品粉称量分份，然后，在压力机上用适当的压力将所处理样品与金属片分层压入样品管(1)内，然后用端塞(2)封焊好样品管(1)。由附图1可见，将上述封焊好的样品管(1)置入带有打击管(4)的桩装炸药(5)的中心部，此柱装炸药一端有飞块(3)，另一端有雷管(6)，此时爆炸合成处理装置安装完毕。使用时，起爆雷管(6)即进行爆炸处理，最后回收爆炸处理后的样品管，分离出管壳和加入的金属片，取出样品(或金属粉与样品粉混合物)待下一步处理。
在此实施例中，用六方氮硼原料合成纤锌矿型氮化硼。将六方氮化硼粉与一100目铁粉按1∶1体积比混合成混合粉，金属片(7)为薄铁片直径为φ8mm，其厚度分别为0.5mm和2mm两种，每9片0.5mm铁片加入1片2mm铁片，与10克混合粉分层压入内径为φ19mm、壁厚2.5mm的钢制样品管(1)中，在此例中，样品管内共装入100克混合粉、90片0.5mm金属片、10片2mm的金属片。打击管(4)为外径φ37mm、壁厚为1.5mm的钢管。炸药(5)外径为φ75mm，是以黑索近(RDX)为主的塑性药，药密度1.35～1.40g/cm3。起爆后，爆速为6900-7000m/s。爆后，样品管可完整回收，取出样品粉碎，筛分出金属片，再经酸蚀除金属后，得氮化硼20.5克，再用熔碱提纯得纤锌矿型氮化硼10.7克。
图2为不带有打击管的爆炸合成处理装置示意图，实验中，用六方氮化硼原料合成纤锌矿型氮化硼，用直径φ12.5mm，厚度0.5mm的薄铁片做为金属片(7)，每5片铁片加入0.6克氮化硼粉，分层压入内径为φ13mm，壁厚1.5mm的钢制样品管中，共装入薄铁片55片，六方氮化硼6.5克，装填高度50mm。炸药外径为φ52mm，径向爆轰速度7900m/s。实验结果是爆后样品管完整回收，取出样品，经酸蚀除金属后，得氮化硼6克，用熔碱提纯得纤锌矿型氮化硼1.7克。
本实用新型的效果是，由于在爆炸合成装置中的样品管内放置了用以分隔样品的金属片，使该装置在使用中产生了明显的效果，(1)在冲击加载时，因为加入的金属片与所处理样品的混合尺度是小于冲击压力波长的，金属片本身就可起到“混合物”增压的作用，提高样品中的冲击压力。(2)金属片在样品管子中的层层布置可阻碍轴心马赫孔的形成，并防止轴心马赫孔的长大及穿透底座。3．金属片层的径向抗拉强度还会抵抗冲击波的径向反弹拉伸，防止样品管的反弹开裂。4．金属片增压与金属粉末增压相比，还具有简化最终提纯样品的程序，减少除去金属杂质的酸用量，从而降低了提纯成本。
权利要求1．一种粉末材料的爆炸合成与处理装置，由样品管(1)、端塞(2)、飞块(3)、打击管(4)、炸药(5)和雷管(6)组成，其特征在于还包括有可平放于样品管内用以分隔粉末样品(8)的金属薄片(7)。
2．根据权利要求1所述的一种粉末材料的爆炸合成与处理装置，其特征在于，分隔样品的金属薄片(7)为圆形，其厚度小于等于样品管内径的八分之一，金属薄片(7)之间的粉末样品层厚度也小于样品管内径的八分之一。
专利摘要一种粉末材料爆炸合成与处理装置，由样品管、端塞、飞块、打击管、炸药和雷管组成，特殊的是还包括有可平放于样品管内用以分隔样品的金属薄片，这种金属片在冲击加载时可起到增压作用，提高样品中的冲击压力，同时，金属片在样品管子中的层层布置可阻碍轴心马赫孔的形成，并防止轴心马赫孔的长大及穿透底座，金属片层的径向抗拉强度还会抵抗冲击波的径向反弹拉伸，防止样品管的反弹开裂。另外，还简化了提纯样品的程序，减少提纯成本。
文档编号B01J3/08GK2336852SQ9821232
公开日1999年9月8日 申请日期1998年3月27日 优先权日1998年3月27日
发明者李晓杰, 奚进一, 董守华, 杨文彬, 孙明 申请人:大连理工大学