專利名稱：沖擊波合成纖鋅礦型氮化硼裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及沖擊波合成超硬材料技術(shù)，更具體的說(shuō)，是一種用沖擊波合成纖鋅礦型氮化硼的裝置。
纖鋅礦型氮化硼是一種超硬材料(精細(xì)陶瓷材料)，是制作超硬工具的主要原料之一。目前獲得這種材料的方法一般是將加有添加劑的初始原料(石墨型氮化硼)置入一個(gè)特殊的合成裝置內(nèi)，利用爆炸的方法，使合成裝置內(nèi)產(chǎn)生大于12Gpa的高壓及高溫，壓縮初始原料使其直接轉(zhuǎn)化為纖鋅礦型氮化硼。所述的合成裝置極為重要，它能否在經(jīng)受沖擊波壓縮后得到完整的回收，是實(shí)現(xiàn)沖擊波合成生產(chǎn)纖鋅礦型氮化硼的關(guān)鍵;它的結(jié)構(gòu)是否簡(jiǎn)單可靠，是否易于裝料和取出成品，是實(shí)施工業(yè)化生產(chǎn)纖鋅礦型氮化硼需考慮的首要問(wèn)題。
已知的一個(gè)德國(guó)專利DE2219394中記載有一種用沖擊波合成纖鋅礦型氮化硼的合成裝置(參見(jiàn)

圖1)，該裝置由一個(gè)一端開(kāi)口的內(nèi)管(2)和另一個(gè)同樣一端開(kāi)口且反套于所述內(nèi)管(2)外的外管(1)構(gòu)成。該裝置可以利用爆炸所產(chǎn)生的沖擊波使裝置內(nèi)的原始樣品(3)轉(zhuǎn)變?yōu)槔w鋅礦型氮化硼。但不足之處在于1、這種裝置采用內(nèi)、外管反套組合，故而對(duì)內(nèi)、外管的精度要求較高，尤其是對(duì)于這種一端開(kāi)口另一端封閉的管狀零件，其機(jī)械加工較為困難。2、為了消除爆炸時(shí)產(chǎn)生的沖擊波對(duì)裝置所造成的影響，其內(nèi)外管壁必須具有相當(dāng)?shù)暮穸取?、這種裝置的管內(nèi)僅能安裝5克左右樣品，不僅產(chǎn)量較低，也難以制成容積較大的裝置。
日本油脂公司曾公開(kāi)過(guò)一種名稱為“纖鋅礦型氮化硼(WBN)的爆炸合成[wBNの爆発合成，工業(yè)火藥，49(4)，250-256，1988，7-8]的技術(shù)。它記載了一種用沖擊波合成纖鋅礦型氮化硼的裝置(參見(jiàn)圖2)。這種裝置包括樣品管(4)，上端塞(5)和下端塞(7)，為消除爆炸時(shí)沖擊波對(duì)裝置的損害，樣品管(4)中包括有一根用于消除馬赫波的中心棒(6)，在初始原料(3)中加有金屬粉末添加劑。這種裝置的不足之處是1、由于設(shè)置了中心棒(6)，給向裝置中置放初始原料(3)造成一定困難，尤其是當(dāng)初始原料需要裝填至較高的密度時(shí)更是如此。2、在經(jīng)沖擊波壓縮后，取出裝置中的成品也很費(fèi)時(shí)、費(fèi)事。3、這種采用金屬添加劑的方法也給隨后的化學(xué)清洗和提純帶來(lái)許多困難。
本發(fā)明的任務(wù)，是針對(duì)上述技術(shù)的不足，提供一種加工制作容易，易于置放初始原料，在沖擊波壓縮后能得到完整回收，可以方便取出成品，適用于工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)的沖擊波合成纖鋅礦型氮化硼裝置。
通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究，分析沖擊波合成纖鋅礦型氮化硼時(shí)沖擊波與樣品管的相互作用以及會(huì)聚沖擊波之間的相互作用。發(fā)現(xiàn)沖擊波在樣品管端部的反射是造成合成裝置破壞的關(guān)鍵因素。只要減緩或消除會(huì)聚沖擊波在裝置端部的反射作用，就能達(dá)到保護(hù)裝置和完整回收裝置的目的。
按照上述構(gòu)思，本發(fā)明的目的可以這樣實(shí)現(xiàn)一種用于沖擊波合成纖鋅礦型氮化硼的裝置，它包括用于盛裝初始原料的樣品管(4)，封閉該樣品管(4)的上端塞(50)和下端塞(70)，其特征是所述的樣品管(4)的下端塞(70)上面設(shè)置有圓柱形狀的金屬緩沖器(8)。所述緩擊器(8)用于減弱沖擊波壓縮時(shí)在樣品管(4)端部產(chǎn)生的反射作用，使樣品管(4)在得到保護(hù)的同時(shí)又能保持一定的沖擊波壓縮強(qiáng)度，使沖擊波合成時(shí)有較高的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率。
所述的緩沖器(8)還可以是一個(gè)其上表面有圓椎形凹坑(80)的圓柱形鋁塊。由于鋁具有較低的沖擊波阻抗，同時(shí)圓椎形凹坑(80)能使沖擊波在樣品管(4)端部的正反射變?yōu)檎?guī)斜反射，因而同樣可以較理想地達(dá)到減低反射波的壓力和保護(hù)樣品管的目的。
所述緩沖器(8)還可以采用壓制成70%理論密度的松裝銅粉，這種松裝材料，能吸收沖擊波的能量，使樣品管(4)內(nèi)的反射壓力降低。
實(shí)踐證明，采用本發(fā)明所提供的裝置用沖擊波合成纖鋅礦型氮化硼，不僅能保證裝置得到完整的回收，而且裝置的結(jié)構(gòu)極為簡(jiǎn)單，加工制作極為容易;不僅可以很方便地裝入初始原料，而且在沖擊波壓縮后也容易取出回收產(chǎn)物，加之采用這種裝置時(shí)其初始原料的添加劑還可以不采用金屬粉末添加劑，為其后的化學(xué)提純提供了方便;適用于工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。因此，本發(fā)明較好地克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，達(dá)到本發(fā)明之目的。
下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明圖1為德國(guó)專利DE2219394所記載的一種用沖擊波合成纖鋅礦型氮化硼的合成裝置。
圖2為日本油脂公司公開(kāi)的一種用于沖擊波合成纖鋅礦型氮化硼的合成裝置。
圖3為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖，也是具體實(shí)例一。
圖4為本發(fā)明另一種結(jié)構(gòu)示意圖，也是具體實(shí)例二。
圖5為圖3、圖4中緩沖器(8)采用金屬鋁時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6、圖7分別為實(shí)例1和實(shí)例2的使用狀態(tài)圖。
圖1中1-外管，2-內(nèi)管，3-加有添加劑的初始原料(石墨型氮化硼)。
圖2中3-加有添加劑的初始原料(石墨型氮化硼)，4-樣品管，5-上端塞，6-中心棒，7-下端塞。
實(shí)例1中(參見(jiàn)圖3)4-樣品管。8-緩沖器，它可以是一個(gè)上表面具有圓椎形凹坑(80)的圓柱形鋁塊(參見(jiàn)圖5)，也可以是壓制成70%理論密度的松裝銅粉。30-加有添加劑的初始原料(石墨型氮化硼)。50-上端塞。70-下端塞。
實(shí)例2中(參見(jiàn)圖24)該例是將實(shí)例1串連使用的特例。它將處于上面的裝置中的下端塞塞(70)作為連接兩個(gè)裝置的連接塞。采用這種串連的方法，可以在一次爆炸中獲得更多的成品。
在實(shí)例1和實(shí)例2的使用狀態(tài)圖中(參見(jiàn)圖6、圖7)9-雷管。10-副裝藥，它采用松裝RDX。11-主裝藥，它采用鑄裝TNT。其它分別和實(shí)例1、2相同，這里從略。
采用實(shí)例1和實(shí)例2用沖擊波(爆炸)合成纖鋅礦型氮化硼，不僅裝置在沖擊波壓縮后可以可靠且完整的得到回收，而且可以穩(wěn)定地達(dá)到95%以上的WBN(纖鋅礦型氮化硼)轉(zhuǎn)化率，加之裝料和取出成品也十分方便，完全適用于工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1.一種用于沖擊波合成纖鋅礦型氮化硼的裝置，它包括用于盛裝原始樣品的樣品管(4)，封閉該樣品管(4)的上端塞(50)和下端塞(70)，其特征在于所述的樣品管(4)的下端塞(70)上面設(shè)置有圓柱形狀的金屬緩沖器(8)。
2.按權(quán)利要求1所述的沖擊波合成纖鋅礦型氮化硼的裝置，其特征是所述的緩沖器(8)為金屬鋁。
3.按權(quán)利要求1所述的沖擊波合成纖鋅礦型氮化硼的裝置，其特征是所述的緩沖器(8)是壓制成70%理論密度的松裝銅粉。
4.按權(quán)利要求1、2所述的沖擊波合成纖鋅礦型氮化硼的裝置，其特征是所述的緩沖器(8)上端面有形狀為圓椎形的凹坑(80)。
全文摘要
一種沖擊波(爆炸)合成纖鋅礦型氮化硼的裝置，它包括用于盛裝初始原樣的樣品管(4)，封閉所述樣品管(4)的上端塞(50)和下端塞(70)，以及用于減弱沖擊波壓縮時(shí)在樣品管(4)端部之反射作用的圓柱形金屬緩沖器(8)。該裝置在沖擊波壓縮后能可靠地完整回收，可以穩(wěn)定地達(dá)到95％以上的WBN(纖鋅礦型氮化硼)轉(zhuǎn)化率。它克服了現(xiàn)有同類裝置產(chǎn)量較低，裝料和取出成品不方便的缺點(diǎn)，可用于規(guī)模生產(chǎn)WBN。
文檔編號(hào)C04B35/58GK1087888SQ9311185
公開(kāi)日1994年6月15日 申請(qǐng)日期1993年6月21日 優(yōu)先權(quán)日1993年6月21日
發(fā)明者譚華, 韓鈞萬(wàn), 王曉江, 崔玲, 劉利, 蘇林祥, 付興海, 董慶東 申請(qǐng)人:中國(guó)工程物理研究院流體物理研究所