专利名称：冲击波合成纤锌矿型氮化硼装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及冲击波合成超硬材料技术，更具体的说，是一种用冲击波合成纤锌矿型氮化硼的装置。
纤锌矿型氮化硼是一种超硬材料(精细陶瓷材料)，是制作超硬工具的主要原料之一。目前获得这种材料的方法一般是将加有添加剂的初始原料(石墨型氮化硼)置入一个特殊的合成装置内，利用爆炸的方法，使合成装置内产生大于12Gpa的高压及高温，压缩初始原料使其直接转化为纤锌矿型氮化硼。所述的合成装置极为重要，它能否在经受冲击波压缩后得到完整的回收，是实现冲击波合成生产纤锌矿型氮化硼的关键;它的结构是否简单可靠，是否易于装料和取出成品，是实施工业化生产纤锌矿型氮化硼需考虑的首要问题。
已知的一个德国专利DE2219394中记载有一种用冲击波合成纤锌矿型氮化硼的合成装置(参见
图1)，该装置由一个一端开口的内管(2)和另一个同样一端开口且反套于所述内管(2)外的外管(1)构成。该装置可以利用爆炸所产生的冲击波使装置内的原始样品(3)转变为纤锌矿型氮化硼。但不足之处在于1、这种装置采用内、外管反套组合，故而对内、外管的精度要求较高，尤其是对于这种一端开口另一端封闭的管状零件，其机械加工较为困难。2、为了消除爆炸时产生的冲击波对装置所造成的影响，其内外管壁必须具有相当的厚度。3、这种装置的管内仅能安装5克左右样品，不仅产量较低，也难以制成容积较大的装置。
日本油脂公司曾公开过一种名称为“纤锌矿型氮化硼(WBN)的爆炸合成[wBNの爆発合成，工业火药，49(4)，250-256，1988，7-8]的技术。它记载了一种用冲击波合成纤锌矿型氮化硼的装置(参见图2)。这种装置包括样品管(4)，上端塞(5)和下端塞(7)，为消除爆炸时冲击波对装置的损害，样品管(4)中包括有一根用于消除马赫波的中心棒(6)，在初始原料(3)中加有金属粉末添加剂。这种装置的不足之处是1、由于设置了中心棒(6)，给向装置中置放初始原料(3)造成一定困难，尤其是当初始原料需要装填至较高的密度时更是如此。2、在经冲击波压缩后，取出装置中的成品也很费时、费事。3、这种采用金属添加剂的方法也给随后的化学清洗和提纯带来许多困难。
本发明的任务，是针对上述技术的不足，提供一种加工制作容易，易于置放初始原料，在冲击波压缩后能得到完整回收，可以方便取出成品，适用于工业化规模生产的冲击波合成纤锌矿型氮化硼装置。
通过实验研究，分析冲击波合成纤锌矿型氮化硼时冲击波与样品管的相互作用以及会聚冲击波之间的相互作用。发现冲击波在样品管端部的反射是造成合成装置破坏的关键因素。只要减缓或消除会聚冲击波在装置端部的反射作用，就能达到保护装置和完整回收装置的目的。
按照上述构思，本发明的目的可以这样实现一种用于冲击波合成纤锌矿型氮化硼的装置，它包括用于盛装初始原料的样品管(4)，封闭该样品管(4)的上端塞(50)和下端塞(70)，其特征是所述的样品管(4)的下端塞(70)上面设置有圆柱形状的金属缓冲器(8)。所述缓击器(8)用于减弱冲击波压缩时在样品管(4)端部产生的反射作用，使样品管(4)在得到保护的同时又能保持一定的冲击波压缩强度，使冲击波合成时有较高的产品转化率。
所述的缓冲器(8)还可以是一个其上表面有圆椎形凹坑(80)的圆柱形铝块。由于铝具有较低的冲击波阻抗，同时圆椎形凹坑(80)能使冲击波在样品管(4)端部的正反射变为正规斜反射，因而同样可以较理想地达到减低反射波的压力和保护样品管的目的。
所述缓冲器(8)还可以采用压制成70%理论密度的松装铜粉，这种松装材料，能吸收冲击波的能量，使样品管(4)内的反射压力降低。
实践证明，采用本发明所提供的装置用冲击波合成纤锌矿型氮化硼，不仅能保证装置得到完整的回收，而且装置的结构极为简单，加工制作极为容易;不仅可以很方便地装入初始原料，而且在冲击波压缩后也容易取出回收产物，加之采用这种装置时其初始原料的添加剂还可以不采用金属粉末添加剂，为其后的化学提纯提供了方便;适用于工业化规模生产。因此，本发明较好地克服了现有技术存在的缺点，达到本发明之目的。
下面结合附图和实例对本发明进行说明图1为德国专利DE2219394所记载的一种用冲击波合成纤锌矿型氮化硼的合成装置。
图2为日本油脂公司公开的一种用于冲击波合成纤锌矿型氮化硼的合成装置。
图3为本发明结构示意图，也是具体实例一。
图4为本发明另一种结构示意图，也是具体实例二。
图5为图3、图4中缓冲器(8)采用金属铝时的结构示意图。
图6、图7分别为实例1和实例2的使用状态图。
图1中1-外管，2-内管，3-加有添加剂的初始原料(石墨型氮化硼)。
图2中3-加有添加剂的初始原料(石墨型氮化硼)，4-样品管，5-上端塞，6-中心棒，7-下端塞。
实例1中(参见图3)4-样品管。8-缓冲器，它可以是一个上表面具有圆椎形凹坑(80)的圆柱形铝块(参见图5)，也可以是压制成70%理论密度的松装铜粉。30-加有添加剂的初始原料(石墨型氮化硼)。50-上端塞。70-下端塞。
实例2中(参见图24)该例是将实例1串连使用的特例。它将处于上面的装置中的下端塞塞(70)作为连接两个装置的连接塞。采用这种串连的方法，可以在一次爆炸中获得更多的成品。
在实例1和实例2的使用状态图中(参见图6、图7)9-雷管。10-副装药，它采用松装RDX。11-主装药，它采用铸装TNT。其它分别和实例1、2相同，这里从略。
采用实例1和实例2用冲击波(爆炸)合成纤锌矿型氮化硼，不仅装置在冲击波压缩后可以可靠且完整的得到回收，而且可以稳定地达到95%以上的WBN(纤锌矿型氮化硼)转化率，加之装料和取出成品也十分方便，完全适用于工业化规模生产。
权利要求
1.一种用于冲击波合成纤锌矿型氮化硼的装置，它包括用于盛装原始样品的样品管(4)，封闭该样品管(4)的上端塞(50)和下端塞(70)，其特征在于所述的样品管(4)的下端塞(70)上面设置有圆柱形状的金属缓冲器(8)。
2.按权利要求1所述的冲击波合成纤锌矿型氮化硼的装置，其特征是所述的缓冲器(8)为金属铝。
3.按权利要求1所述的冲击波合成纤锌矿型氮化硼的装置，其特征是所述的缓冲器(8)是压制成70%理论密度的松装铜粉。
4.按权利要求1、2所述的冲击波合成纤锌矿型氮化硼的装置，其特征是所述的缓冲器(8)上端面有形状为圆椎形的凹坑(80)。
全文摘要
一种冲击波(爆炸)合成纤锌矿型氮化硼的装置，它包括用于盛装初始原样的样品管(4)，封闭所述样品管(4)的上端塞(50)和下端塞(70)，以及用于减弱冲击波压缩时在样品管(4)端部之反射作用的圆柱形金属缓冲器(8)。该装置在冲击波压缩后能可靠地完整回收，可以稳定地达到95％以上的WBN(纤锌矿型氮化硼)转化率。它克服了现有同类装置产量较低，装料和取出成品不方便的缺点，可用于规模生产WBN。
文档编号C04B35/58GK1087888SQ9311185
公开日1994年6月15日 申请日期1993年6月21日 优先权日1993年6月21日
发明者谭华, 韩钧万, 王晓江, 崔玲, 刘利, 苏林祥, 付兴海, 董庆东 申请人:中国工程物理研究院流体物理研究所