一种直热式膨胀高压合成设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于高压合成设备领域，适用于不同材料一定温度下的高压合成，特别涉及一种直热式膨胀高压合成设备。
【背景技术】
[0002]目前普通的静高压技术设备主要有六面顶压机、顶砧高压装置等高压设备。超高压合成设备六面顶压机具有诸多优点，如设备结构简单，合成操作容易，静压性能好。但是随着压机大型化的发展趋势，整机比较庞大，投资成本也随着显著提高。另外六面顶压机的压头的结构决定了六面顶压机不能无限压缩，即热压缩行程较小。
[0003]顶砧高压装置主要是金刚石压砧技术，其最大的优点是产生的压力大，可以达到数十乃至上百GPa的压力，但是其致命的弱点是合成腔体较小，一般样品合成尺寸小于1mm3 ο
【发明内容】
[0004]为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种直热式膨胀高压合成设备，具有结构合理，材料合成加热温度与合成压力可控，操作简单，压力可调，使用安全，设备成本较低，使用寿命长等突出优点。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是:
[0006]—种直热式膨胀高压合成设备，包括合金钢缸体1，合金钢缸体1中心部位有与其轴向方向一致的陶瓷绝缘管7，陶瓷绝缘管7中设置有高压柱3，高压柱3在中间位置断开，且两个断面上均设置硬质合金块4，两个硬质合金块4之间形成样品合成腔体5，陶瓷绝缘管7在样品合成腔体5中的内壁上设置有金属加热环11，高压柱3的两端设置有端部硬质合金10，端部硬质合金10连接导线通道8的一端，导线通道8的另一端连至合金钢缸体1外。
[0007]所述合金钢缸体1中设置有一圈绝缘材料层2，绝缘材料层2在高压柱3的外部。
[0008]所述合金钢缸体1由两段组成，从中间断开，断开处在外部设置有铰链紧固链接装置6，在断面上设置有密封圈12。
[0009]所述导线通道8上设置有导线连接紧固装置9。
[0010]所述合金钢缸体1采用钨钢YG20或MGH4754合金制成，高压柱3采用具黄铜或锰铜合金制成，硬质合金块4和端部硬质合金10采用碳化钨WC制成，陶瓷绝缘管7采用氧化锆、氧化镁或氧化铝绝缘陶瓷制成，金属加热环11采用铜合金或采用非金属的石墨制成具有一定电阻的环状，密封圈12采用氧化铝陶瓷密封圈或浸渍金属石墨密封圈。
[0011]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0012]本发明结构与六面顶相比大大简化，在同等压力条件下，投资成本显著降低。本发明可根据需要设计不同压缩行程，不受结构空间所限制。
[0013]本发明与顶砧高压装置相比，样品合成空间较大，可达到100mm3。成本也远低于金刚石对顶砧等高压设备。
[0014]本发明还具有如下优点:
[0015](1)本发明结构原理合理可靠，设计新颖可以用于较大尺寸的材料的高压合成。
[0016](2)本发明压力范围0_5GPa，因热膨胀而产生的压力非常稳定。
[0017](3)本发明设备造价成本低，远低于传统的高压设备。
[0018](4)本发明设备可配套计算机软件系统，可操作性好。
[0019](5)本发明设备运行过程无循环水，热损失很少，能耗很低。
[0020](6)本发明设备采用直热式，即高压柱有电流通过，并且通过自身的电阻发热产生热膨胀，并由此产生高压。
[0021](7)本发明设备，主要配件为高压柱、硬质合金块和合金钢缸体1，均可视为非运动部件，使用寿命长。另外可标准化，易于更换。
[0022]本发明具有设计科学，压力范围0_5GPa，设备投资成本低，安全易操作，使用寿命长，温度压力可控性好等突出优点。可作为材料高压制备的实验或生产设备，广泛应用于国防、新能源、新材料、地学、行星科学、化学、凝聚态物理、生物医学等领域。
【附图说明】
[0023]图1是本发明设备原理构造图。
[0024]图2是图1中I区域放大图。
[0025]图3是图1中II区域放大图。
[0026]图4是图1中III区域放大图。
[0027]图5是本发明芳热式尚压合成设备打开不意图。
[0028]图6是图1的A-A中间剖面图(左向视图)。
[0029]图7是图1的A-A中间剖面图(右向视图)。
[0030]图8是本发明高压柱与线圈之间金属自增强效应示意图。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
[0032]如图1、图2、图3、图4、图6和图7所示，直热式膨胀高压合成设备，包括高强度的合金钢缸体1，绝热材料层2，高压柱3，硬质合金块4，样品合成腔体5，铰链紧固链接装置6，陶瓷绝缘管7，导线通道8，导线连接紧固装置9，端部硬质合金10，金属加热环11，密封圈12等。
[0033]绝缘材料层2位于合金钢缸体1中，陶瓷绝缘管7位于合金钢缸体1中心部位，同时也位于绝缘材料层2的包裹之中。高压柱3位于陶瓷绝缘管7中，高压柱3在中间位置断开，且两个断面上均设置硬质合金块4，两个硬质合金块4之间形成样品合成腔体5，陶瓷绝缘管7在样品合成腔体5中的内壁上设置有金属加热环11，高压柱3的两端设置有端部硬质合金10，端部硬质合金10与高压柱3、硬质合金块4及金属加热环11紧密连接。
[0034]端部硬质合金10连接导线通道8的一端，导线通道8的另一端连至合金钢缸体1外。导线通道8上设置有导线连接紧固装置9，导线连接装置8通过导线紧固装置9与端部的硬质合金10相连接。
[0035]合金钢缸体1也由两段组成，从中间断开，断开处在外部设置有铰链紧固链接装置6，在断面上设置有密封圈12。
[0036]合金钢缸体1采用钨钢YG20或MGH4754合金制成。高压柱3采用具有一定电阻的黄铜或锰铜合金制成。硬质合金块4、端部硬质合金10采用碳化钨WC制成，陶瓷绝缘管7采用氧化锆、氧化镁或氧化铝绝缘陶瓷制成，金属加热环11采用铜合金或采用非金属的石墨制成具有一定电阻的环状，密封圈12采用氧化铝陶瓷密封圈或浸渍金属石墨密封圈。
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