專利名稱：六面頂多級(jí)增壓裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開了ー種六面頂多級(jí)增壓裝置，涉及金剛石和立方氮化硼等超硬材料及其制品高壓制備裝置，屬于高壓物理學(xué)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
高壓裝置作為研究“高壓”對(duì)物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)、相變、狀態(tài)方程及物理性質(zhì)等影響的必備工具，其研究是探索金剛石、立方氮化硼及其制品等新型超硬材料和“常壓”下無法制備的新材料的基礎(chǔ)，其廣泛被應(yīng)用于高壓物理學(xué)、地球物理學(xué)、材料學(xué)以及高壓生物學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)研究領(lǐng)域。六面頂高壓裝置是我國自行開發(fā)獨(dú)立設(shè)計(jì)的高壓裝備，全球裝機(jī)數(shù)量約為6000 臺(tái)左右。六面頂高壓裝置優(yōu)點(diǎn)是噸位較低、投入較少、技術(shù)相對(duì)容易，操作比較簡單，壓カ 傳遞快且效率高；缺點(diǎn)是六面頂高壓裝置的高壓腔體可獲得的極限壓カ值較低，僅能達(dá)到 5-6萬個(gè)大氣壓。為提高六面頂高壓裝置的高壓腔體可獲得的極限壓カ值，推進(jìn)六面頂高壓技術(shù)發(fā)展，針對(duì)六面頂高壓制備裝置存在的高壓腔體可獲得的極限壓力值過低的問題， 四川大學(xué)開展了ー種新型大腔體高壓裝置(CN 102188935A)及用于產(chǎn)生超高壓的新型裝置(CN 101091895A)的研究工作，將六面頂高壓腔體可獲得的極限壓力值提高至8萬個(gè)大氣壓左右，促進(jìn)了六面頂高壓技術(shù)發(fā)展。為進(jìn)ー步提高六面頂高壓腔體可獲得的極限壓力值至幾十萬個(gè)大氣壓，實(shí)現(xiàn)六面頂高壓裝置與金剛石對(duì)頂砧式高壓裝置的優(yōu)勢互補(bǔ)，滿足高壓物理學(xué)、地球物理學(xué)、材料學(xué)以及高壓生物學(xué)對(duì)大腔體高溫高壓下物質(zhì)體系研究需求，發(fā)明人設(shè)計(jì)了六面頂多級(jí)增壓裝置，此方面工作未見報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決六面頂高壓裝置的高壓腔體可獲得的極限壓カ值較低，不能滿足高壓物理學(xué)、地球物理學(xué)、材料學(xué)以及高壓生物學(xué)對(duì)大腔體高溫高壓下物質(zhì)體系研究需求問題。本發(fā)明的六面頂多級(jí)增壓裝置能夠提高六面頂高壓腔體可獲得的極限壓カ值至幾十萬個(gè)大氣壓，可以實(shí)現(xiàn)六面頂高壓裝置與金剛石對(duì)頂砧式高壓裝置的優(yōu)勢互補(bǔ)，促進(jìn)高壓物理學(xué)、地球物理學(xué)、材料學(xué)以及高壓生物學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)的發(fā)展。本發(fā)明的上述目的提供以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)，結(jié)合


如下本發(fā)明提供了ー種六面頂多級(jí)增壓裝置，主要由六面頂液壓機(jī)驅(qū)動(dòng)的頂錘1、增壓単元和傳壓介質(zhì)塊20組成，所述的頂錘1個(gè)數(shù)為6個(gè)，兩兩對(duì)稱，且同軸布置，三條軸線相互垂直且交于一點(diǎn)，頂錘1由錘頭4、預(yù)緊環(huán)及墊塊組成，錘頭4與預(yù)緊環(huán)配合組裝，錘頭4 頂部為棱臺(tái)結(jié)構(gòu)，底部為帶倒角的圓柱體，頂部和底部之間由對(duì)稱的扇形大斜面過渡，所述傳壓介質(zhì)塊20位于相互垂直的三條軸線交點(diǎn)處，其外部添加或內(nèi)部嵌入增壓單元并設(shè)有高壓腔體16，所述增壓単元個(gè)數(shù)為2個(gè)以上，所述傳壓介質(zhì)塊20個(gè)數(shù)為1個(gè)以上，所述增壓単元、傳壓介質(zhì)塊20分級(jí)裝配。
所述錘頭與預(yù)緊環(huán)滑配合或過盈配合組裝，所述預(yù)緊環(huán)和墊塊為ー級(jí)或多級(jí)結(jié)構(gòu)；錘頭材質(zhì)為鋼材質(zhì)或硬質(zhì)合金。所述增壓単元為圓臺(tái)式結(jié)構(gòu)、棱臺(tái)式結(jié)構(gòu)或七面體式結(jié)構(gòu)，其材質(zhì)為鋼材質(zhì)、硬質(zhì)合金、金剛石燒結(jié)體、立方氮化硼燒結(jié)體或天然金剛石等高硬度材料。所述高壓腔體16內(nèi)裝有加熱管對(duì)，加熱管M內(nèi)腔由絕緣堵頭23和套裝的絕緣管 25封閉構(gòu)成樣品腔沈，加熱管M上下端裝有熱導(dǎo)片22和導(dǎo)電帽21，所述傳壓介質(zhì)塊20材質(zhì)為葉臘石或氧化鎂(MgO)混合氧化鋯(CoO2)復(fù)合材料。所述增壓單元為2個(gè)棱臺(tái)式或圓臺(tái)式增壓單元，并嵌入1個(gè)ー級(jí)兩孔式六面體傳壓介質(zhì)塊3內(nèi)部，位于高壓腔體兩側(cè)并與六面頂加熱的頂錘1的錘頭接觸，構(gòu)成6-2式ー級(jí)六面頂增壓裝置。所述增壓単元個(gè)數(shù)為8個(gè)，由6個(gè)ー級(jí)棱臺(tái)式增壓單元2和2個(gè)ニ級(jí)棱臺(tái)式或圓臺(tái)式增壓單元11組成，并分別嵌入一級(jí)六孔式傳壓介質(zhì)塊9和ニ級(jí)兩孔式六面體傳壓介質(zhì)塊10內(nèi)部，所述ニ級(jí)兩孔式六面體傳壓介質(zhì)塊10置于ー級(jí)六孔式傳壓介質(zhì)塊9內(nèi)部，構(gòu)成 6-6-2式ニ級(jí)六面頂增壓裝置。所述增壓単元個(gè)數(shù)為10個(gè)，由8個(gè)ー級(jí)七面體式增壓單元12和2個(gè)ニ級(jí)棱臺(tái)式或圓臺(tái)式增壓單元11組成，2個(gè)ニ級(jí)棱臺(tái)式或圓臺(tái)式增壓單元11嵌入ニ級(jí)ニ孔式八面體傳壓介質(zhì)塊13內(nèi)部，8個(gè)ー級(jí)七面體式增壓單元12擠壓ニ級(jí)ニ孔式八面體傳壓介質(zhì)塊13，從而驅(qū)動(dòng)2個(gè)ニ級(jí)棱臺(tái)式或圓臺(tái)式增壓單元11擠壓高壓腔體16，構(gòu)成6-8-2式ニ級(jí)六面頂增
壓裝置。所述的增壓單元個(gè)數(shù)為12個(gè)，由6個(gè)ー級(jí)棱臺(tái)式增壓單元2和6個(gè)ニ級(jí)棱臺(tái)式增壓單元15組成，并分別嵌入ー級(jí)、ニ級(jí)六孔式傳壓介質(zhì)塊9、14內(nèi)部，所述ニ級(jí)六孔式傳壓介質(zhì)塊14置于ー級(jí)六孔式傳壓介質(zhì)塊9內(nèi)部，構(gòu)成6-6-6式ニ級(jí)六面頂增壓裝置。所述的增壓單元個(gè)數(shù)為14個(gè)，由6個(gè)ー級(jí)棱臺(tái)式增壓單元2和8個(gè)ニ級(jí)七面體式增壓單元17組成，6個(gè)ー級(jí)棱臺(tái)式增壓單元2和8個(gè)ニ級(jí)七面體式增壓單元17嵌入到一級(jí)六孔式傳壓介質(zhì)塊9內(nèi)部，8個(gè)ニ級(jí)七面體式增壓單元17擠壓ニ級(jí)八面體傳壓介質(zhì)塊18 內(nèi)的高壓腔體16，構(gòu)成6-6-8式ニ級(jí)六面頂增壓裝置。所述的增壓單元個(gè)數(shù)為14個(gè)，由8個(gè)ー級(jí)七面體式增壓單元12和6個(gè)ニ級(jí)棱臺(tái)式增壓單元15組成，6個(gè)ニ級(jí)棱臺(tái)式增壓單元15嵌入ー級(jí)八面體式傳壓介質(zhì)塊19內(nèi)部，8 個(gè)ー級(jí)七面體式增壓單元12擠壓ー級(jí)八面體式傳壓介質(zhì)塊19，從而驅(qū)動(dòng)6個(gè)ニ級(jí)棱臺(tái)式增壓單元15擠壓六面體高壓腔體16，構(gòu)成6-8-6式ニ級(jí)六面頂增壓裝置。技術(shù)效果本發(fā)明的六面頂多級(jí)增壓裝置，通過增壓単元的添加，能夠?qū)⒘骓敻邏呵惑w可獲得的極限壓力值增加至幾十萬個(gè)大氣壓，實(shí)現(xiàn)六面頂高壓裝置與金剛石對(duì)頂砧式高壓裝置的優(yōu)勢互補(bǔ)，滿足高壓物理學(xué)、地球物理學(xué)、材料學(xué)以及高壓生物學(xué)對(duì)大腔體高溫高壓下物質(zhì)體系研究需求，促進(jìn)高壓物理學(xué)、地球物理學(xué)、材料學(xué)以及高壓生物學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)的發(fā)展。本發(fā)明的六面頂多級(jí)增壓裝置投入較少，操作比較簡單，壓カ傳遞快且效率高；可以替代國際一流水平的靜高壓實(shí)驗(yàn)室基于兩面頂壓機(jī)構(gòu)建的多面體靜高壓裝置，解決其價(jià)格昂貴、壓強(qiáng)轉(zhuǎn)化效率低、液壓機(jī)能量消耗高以及維修工作量大等問題。
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圖1是6-2式一級(jí)六面頂增壓裝置示意圖。圖2是復(fù)合式頂錘結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖2 (a)是復(fù)合式頂錘結(jié)構(gòu)三維視圖，圖2 (b) 是復(fù)合式頂錘結(jié)構(gòu)剖視圖。圖3是增壓単元結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖3(a)是圓臺(tái)式增壓單元結(jié)構(gòu)三維視圖，圖 3(b)是不帶小斜邊的棱臺(tái)式增壓單元結(jié)構(gòu)三維視圖，3 (c)是帶小斜邊的棱臺(tái)式增壓單元結(jié)構(gòu)三維視圖，3(d)是七面體式增壓單元結(jié)構(gòu)三維視圖。圖4是6-6-2式ニ級(jí)六面頂增壓裝置示意圖，其中，圖4(a)是整體結(jié)構(gòu)三維視圖， 圖4(b)是增壓単元局部放大結(jié)構(gòu)三維視圖。圖5是6-8-2式ニ級(jí)六面頂增壓裝置示意圖，其中，圖5 (a)是整體結(jié)構(gòu)三維視圖， 圖5(b)是增壓単元局部放大結(jié)構(gòu)三維視圖。圖6是6-6-6式ニ級(jí)六面頂增壓裝置示意圖，其中，圖6(a)是整體結(jié)構(gòu)三維視圖， 圖6(b)是ニ級(jí)增壓單元局部放大結(jié)構(gòu)三維視圖。圖7是6-6-8式ニ級(jí)六面頂增壓裝置示意圖，其中，圖7 (a)是整體結(jié)構(gòu)三維視圖， 圖7(b)是ニ級(jí)增壓單元局部放大結(jié)構(gòu)三維視圖。圖8是6-8-6式ニ級(jí)六面頂增壓裝置示意圖，其中，圖8(a)是整體結(jié)構(gòu)三維視圖， 圖8(b)是ニ級(jí)增壓單元局部放大結(jié)構(gòu)三維視圖。圖9是傳壓介質(zhì)內(nèi)部高壓腔體組裝剖視圖。圖中1.頂錘；2. —級(jí)棱臺(tái)式增壓單元；3. —級(jí)ニ孔式六面體傳壓介質(zhì)塊；4.錘頭；5. ニ級(jí)鋼環(huán)；6. —級(jí)鋼環(huán)；7. ニ級(jí)墊塊；8. —級(jí)墊塊；9. 一級(jí)六孔式傳壓介質(zhì)塊； 10. ニ級(jí)ニ孔式六面體傳壓介質(zhì)塊；11. ニ級(jí)棱臺(tái)式或圓臺(tái)式增壓單元；12. —級(jí)七面體式增壓單元；13. ニ級(jí)兩孔式八面體式傳壓介質(zhì)塊；14. ニ級(jí)六孔式傳壓介質(zhì)塊；15. ニ級(jí)棱臺(tái)式增壓單元；16.高壓腔體；17. ニ級(jí)七面體式增壓單元；18. ニ級(jí)八面體傳壓介質(zhì)塊； 19. ー級(jí)八面體式傳壓介質(zhì)塊；20.傳壓介質(zhì)塊；21.導(dǎo)電帽；22.熱導(dǎo)片；23.絕緣堵頭； 24.加熱管；25.絕緣管；26.樣品腔。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖所示的實(shí)施例進(jìn)ー步說明本發(fā)明的具體內(nèi)容和工作過程。為了解決六面頂高壓裝置的高壓腔體可獲得的極限壓カ值較低，不能滿足高壓物理學(xué)、地球物理學(xué)、材料學(xué)以及高壓生物學(xué)對(duì)大腔體高溫高壓下物質(zhì)體系研究需求問題。提高六面頂高壓腔體可獲得的極限壓力值至幾十萬個(gè)大氣壓，實(shí)現(xiàn)六面頂高壓裝置與金剛石對(duì)頂砧式高壓裝置的優(yōu)勢互補(bǔ)，促進(jìn)高壓物理學(xué)、地球物理學(xué)、材料學(xué)以及高壓生物學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)的發(fā)展。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明提供了一種六面頂多級(jí)增壓裝置，主要由六面頂液壓機(jī)驅(qū)動(dòng)的頂錘1、增壓單元和傳壓介質(zhì)塊20組成，所述的頂錘1個(gè)數(shù)為6個(gè)，兩兩對(duì)稱，且同軸布置，三條軸線相互垂直且交于一點(diǎn)，頂錘1由錘頭4、預(yù)緊環(huán)及墊塊組成，錘頭4與預(yù)緊環(huán)配合組裝，錘頭4頂部為棱臺(tái)結(jié)構(gòu)，底部為帶倒角的圓柱體，頂部和底部之間由對(duì)稱的扇形大斜面過渡，所述傳壓介質(zhì)塊20位于相互垂直的三條軸線交點(diǎn)處， 其外部添加或內(nèi)部嵌入增壓單元并設(shè)有高壓腔體16，所述增壓単元個(gè)數(shù)為2個(gè)以上，所述傳壓介質(zhì)塊20個(gè)數(shù)為1個(gè)以上，所述增壓単元、傳壓介質(zhì)塊20分級(jí)裝配。所述錘頭與預(yù)緊環(huán)滑配合或過盈配合組裝，所述預(yù)緊環(huán)和墊塊為ー級(jí)或多級(jí)結(jié)構(gòu)；錘頭材質(zhì)為鋼材質(zhì)或硬質(zhì)合金。由高壓頂錘1設(shè)計(jì)原理——側(cè)向支撐原理知，通過預(yù)緊環(huán)和墊塊部分地替代頂錘 1，能夠降低頂錘1重量和成本；通過預(yù)緊鋼環(huán)與頂錘1的過盈配合，能夠?qū)崿F(xiàn)錘頭材質(zhì)的自增強(qiáng)，増加錘頭承受的壓力和使用壽命。所述增壓単元為圓臺(tái)式結(jié)構(gòu)、棱臺(tái)式結(jié)構(gòu)或七面體式結(jié)構(gòu)，其材質(zhì)為鋼材質(zhì)、硬質(zhì)合金、金剛石燒結(jié)體、立方氮化硼燒結(jié)體或天然金剛石等高硬度材料。由高壓頂錘1設(shè)計(jì)原理——大質(zhì)量支撐原理(面積比增壓原理)知，當(dāng)增壓單元底部帶倒角的圓柱體底面積遠(yuǎn)大于頂部圓臺(tái)或棱臺(tái)面積，并以頂部圓臺(tái)或棱臺(tái)為對(duì)應(yīng)面進(jìn)行對(duì)置，其底部帶倒角的圓柱體底面積同時(shí)受到軸向推進(jìn)カ吋，頂部圓臺(tái)或棱臺(tái)面將擠壓傳壓介質(zhì)，并在高壓腔體16內(nèi)產(chǎn)生超高壓力。所述高壓腔體16內(nèi)裝有加熱管M，加熱管M內(nèi)腔由絕緣堵頭23和套裝的絕緣管25封閉構(gòu)成樣品腔沈，加熱管M上下端裝有熱導(dǎo)片22和導(dǎo)電帽21，所述傳壓介質(zhì)塊20材質(zhì)為葉臘石或氧化鎂(MgO)混合氧化鋯(CoO2) 復(fù)合材料。所述增壓單元為2個(gè)棱臺(tái)式或圓臺(tái)式增壓單元，并嵌入1個(gè)ー級(jí)兩孔式六面體傳壓介質(zhì)塊3內(nèi)部，位于高壓腔體兩側(cè)并與六面頂加熱的頂錘1的錘頭接觸，構(gòu)成6-2式一級(jí)六面頂增壓裝置。當(dāng)然，所述增壓單元個(gè)數(shù)可以為8個(gè)，由6個(gè)ー級(jí)棱臺(tái)式增壓單元2和 2個(gè)ニ級(jí)棱臺(tái)式或圓臺(tái)式增壓單元11組成，并分別嵌入一級(jí)六孔式傳壓介質(zhì)塊9和ニ級(jí)兩孔式六面體傳壓介質(zhì)塊10內(nèi)部，所述ニ級(jí)兩孔式六面體傳壓介質(zhì)塊10置于ー級(jí)六孔式傳壓介質(zhì)塊9內(nèi)部，構(gòu)成6-6-2式ニ級(jí)六面頂增壓裝置。或者所述增壓単元個(gè)數(shù)為10個(gè)，由 8個(gè)ー級(jí)七面體式增壓單元12和2個(gè)ニ級(jí)棱臺(tái)式或圓臺(tái)式增壓單元11組成，2個(gè)ニ級(jí)棱臺(tái)式或圓臺(tái)式增壓單元11嵌入ニ級(jí)ニ孔式八面體傳壓介質(zhì)塊13內(nèi)部，8個(gè)ー級(jí)七面體式增壓単元12擠壓ニ級(jí)ニ孔式八面體傳壓介質(zhì)塊13，從而驅(qū)動(dòng)2個(gè)ニ級(jí)棱臺(tái)式或圓臺(tái)式增壓單元 11擠壓高壓腔體16，構(gòu)成6-8-2式ニ級(jí)六面頂增壓裝置?；蛘咚龅脑鰤簡卧獋€(gè)數(shù)為12 個(gè)，由6個(gè)ー級(jí)棱臺(tái)式增壓單元2和6個(gè)ニ級(jí)棱臺(tái)式增壓單元15組成，并分別嵌入ー級(jí)、ニ 級(jí)六孔式傳壓介質(zhì)塊9、14內(nèi)部，所述ニ級(jí)六孔式傳壓介質(zhì)塊14置于ー級(jí)六孔式傳壓介質(zhì)塊9內(nèi)部，構(gòu)成6-6-6式ニ級(jí)六面頂增壓裝置。或者所述的增壓單元個(gè)數(shù)為14個(gè)，由6個(gè)一級(jí)棱臺(tái)式增壓單元2和8個(gè)ニ級(jí)七面體式增壓單元17組成，6個(gè)ー級(jí)棱臺(tái)式增壓單元2 和8個(gè)ニ級(jí)七面體式增壓單元17嵌入到一級(jí)六孔式傳壓介質(zhì)塊9內(nèi)部，8個(gè)ニ級(jí)七面體式增壓單元17擠壓ニ級(jí)八面體傳壓介質(zhì)塊18內(nèi)的高壓腔體16，構(gòu)成6-6-8式ニ級(jí)六面頂增壓裝置?；蛘咚龅脑鰤簡卧獋€(gè)數(shù)仍為14個(gè)，由8個(gè)ー級(jí)七面體式增壓單元12和6個(gè)ニ 級(jí)棱臺(tái)式增壓單元15組成，6個(gè)ニ級(jí)棱臺(tái)式增壓單元15嵌入ー級(jí)八面體式傳壓介質(zhì)塊19 內(nèi)部，8個(gè)ー級(jí)七面體式增壓單元12擠壓ー級(jí)八面體式傳壓介質(zhì)塊19，從而驅(qū)動(dòng)6個(gè)ニ級(jí)棱臺(tái)式增壓單元15擠壓六面體高壓腔體16，構(gòu)成6-8-6式ニ級(jí)六面頂增壓裝置。當(dāng)然，六面頂多級(jí)增壓裝置的增壓單元個(gè)數(shù)不局限以上數(shù)量，可以為多個(gè)。六面頂多級(jí)增壓裝置的級(jí)數(shù)不限制在ニ級(jí)，為了研究需要，可以為三級(jí)、四級(jí)或者多級(jí)；隨著增壓單元級(jí)數(shù)的増加， 高壓腔體16組裝將越復(fù)雜，其穩(wěn)定性也會(huì)變差。但增壓単元的級(jí)數(shù)越高，高壓腔體16可獲得的極限壓カ值越高。增壓單元材質(zhì)硬度越高，高壓腔體16可獲得的極限壓カ值越高。
圖1是6-2式ー級(jí)六面頂多級(jí)增壓裝置三維視圖，其主要由六面頂液壓機(jī)驅(qū)動(dòng)的 6個(gè)頂錘1、2個(gè)棱臺(tái)式增壓單元2和1個(gè)ー級(jí)兩孔式六面體傳壓介質(zhì)塊3組成；一級(jí)兩孔式六面體傳壓介質(zhì)塊3內(nèi)部嵌入2個(gè)棱臺(tái)式增壓單元2，2個(gè)棱臺(tái)式增壓單元2位于高壓腔體兩側(cè)并與六面頂加熱的頂錘1的錘頭接觸，并擠壓高壓腔體；當(dāng)然，棱臺(tái)式增壓單元2可以由圓臺(tái)式增壓單元所替代。所述的頂錘1為一體式結(jié)構(gòu)；當(dāng)然，為了降低頂錘1重量，節(jié)省成本，頂錘1可以為復(fù)合式結(jié)構(gòu)。6-2式ー級(jí)六面頂多級(jí)增壓裝置能夠產(chǎn)生10萬個(gè)大氣壓腔體壓カ，其投入較少，操作比較簡單，壓カ傳遞快且效率高，適合應(yīng)用在金剛石、立方氮化硼及其制品的高壓合成領(lǐng)域。圖2是復(fù)合式頂錘結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖2 (a)是復(fù)合式頂錘結(jié)構(gòu)三維視圖，圖2 (b) 是復(fù)合式頂錘結(jié)構(gòu)剖視圖。復(fù)合式頂錘主要由錘頭4、ニ級(jí)鋼環(huán)5、一級(jí)鋼化6、ニ級(jí)墊塊7 以及ー級(jí)墊塊8組成；復(fù)合式頂錘各部件不限制為ニ級(jí)，可以為多級(jí)結(jié)構(gòu)(大于ニ級(jí))；錘頭頂部為棱臺(tái)結(jié)構(gòu)，底部為帶倒角的圓柱體，頂部和底部之間由對(duì)稱的扇形大斜面過渡，其材質(zhì)為鋼材質(zhì)或硬質(zhì)合金；錘頭4與預(yù)緊鋼環(huán)滑配合或過盈配合組裝，通過預(yù)緊鋼環(huán)與錘頭4的過盈配合，能夠?qū)崿F(xiàn)錘頭材質(zhì)的自增強(qiáng)，増加錘頭4承受的壓力和使用壽命；通過預(yù)緊鋼環(huán)和墊塊部分地替代頂錘1，能夠降低頂錘1重量和成本。圖3是增壓単元結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖3(a)是圓臺(tái)式增壓單元結(jié)構(gòu)三維視圖，圖 3(b)是不帶小斜邊的棱臺(tái)式增壓單元結(jié)構(gòu)三維視圖，圖3(c)是帶小斜邊的棱臺(tái)式增壓單元結(jié)構(gòu)三維視圖，圖3(d)是七面體式增壓單元結(jié)構(gòu)三維視圖。圓臺(tái)式和棱臺(tái)式增壓單元可以由2個(gè)配合使用，擠壓圓柱體腔體，也可以6個(gè)配合使用，擠壓六面體腔體，七面體式增壓単元必須由8個(gè)配合使用，擠壓八面體腔體。增壓單元材質(zhì)為鋼材質(zhì)、硬質(zhì)合金、金剛石燒結(jié)體、立方氮化硼燒結(jié)體或天然金剛石等高硬度材料。圖4是6-6-2式ニ級(jí)六面頂增壓裝置示意圖，其中，圖4(a)是整體結(jié)構(gòu)三維視圖， 圖4(b)是增壓単元局部放大結(jié)構(gòu)三維視圖。6-6-2式ニ級(jí)六面頂增壓裝置的增壓單元個(gè)數(shù)為8個(gè)，由6個(gè)ー級(jí)棱臺(tái)式增壓單元2和2個(gè)ニ級(jí)棱臺(tái)式或圓臺(tái)式增壓單元11組成；6個(gè)一級(jí)棱臺(tái)式增壓單元2嵌入到一級(jí)六孔式傳壓介質(zhì)塊9內(nèi)部，2個(gè)ニ級(jí)棱臺(tái)式或圓臺(tái)式增壓単元11嵌入到ニ級(jí)兩孔式六面體傳壓介質(zhì)塊10內(nèi)部，從而擠壓腔體，能夠產(chǎn)生幾十萬個(gè)大氣壓腔體壓カ；腔體壓カ值受增壓單元結(jié)構(gòu)和材質(zhì)影響，材質(zhì)硬度越高，能夠產(chǎn)生地腔體壓 カ值越高。圖5是6-8-2式ニ級(jí)六面頂增壓裝置示意圖，其中，圖5 (a)是整體結(jié)構(gòu)三維視圖， 圖5(b)是增壓単元局部放大結(jié)構(gòu)三維視圖。6-8-2式ニ級(jí)六面頂增壓裝置的增壓單元個(gè)數(shù)為10個(gè)，由8個(gè)ー級(jí)七面體增壓單元12和2個(gè)ニ級(jí)棱臺(tái)式或圓臺(tái)式增壓單元11組成； 8個(gè)ー級(jí)七面體增壓單元12擠壓ニ級(jí)兩孔式八面體傳壓介質(zhì)塊13，2個(gè)ニ級(jí)棱臺(tái)式或圓臺(tái)式增壓單元11嵌入到ニ級(jí)兩孔式八面體傳壓介質(zhì)塊13內(nèi)部，從而擠壓腔體并產(chǎn)生幾十萬個(gè)大氣壓腔體壓力。圖6是6-6-6式ニ級(jí)六面頂增壓裝置示意圖，其中，圖6(a)是整體結(jié)構(gòu)三維視圖， 圖6(b)是ニ級(jí)增壓單元局部放大結(jié)構(gòu)三維視圖。6-6-6式ニ級(jí)六面頂增壓裝置增壓單元個(gè)數(shù)為12個(gè)，由6個(gè)ー級(jí)棱臺(tái)式增壓單元2和6個(gè)ニ級(jí)棱臺(tái)式增壓單元15組成，分別嵌入到一級(jí)和ニ級(jí)六孔式六面體傳壓介質(zhì)塊9，14內(nèi)部，從而擠壓六面體高壓腔體16，在六面體腔體內(nèi)部產(chǎn)生幾十萬個(gè)大氣壓腔體壓カ。圖7是6-6-8式ニ級(jí)六面頂增壓裝置示意圖，其中，圖7 (a)是整體結(jié)構(gòu)三維視圖， 圖7(b)是ニ級(jí)增壓單元局部放大結(jié)構(gòu)三維視圖。6-6-8式ニ級(jí)六面頂增壓裝置增壓單元個(gè)數(shù)為14個(gè)，由6個(gè)ー級(jí)棱臺(tái)式增壓單元2和8個(gè)ニ級(jí)七面體式增壓單元17組成，6個(gè)ー級(jí)棱臺(tái)式增壓單元2嵌入到一級(jí)六孔式傳壓介質(zhì)塊9內(nèi)部，8個(gè)ニ級(jí)七面體式增壓單元17擠壓ニ級(jí)八面體傳壓介質(zhì)塊18，從而產(chǎn)生幾十萬個(gè)大氣壓腔體壓カ。圖8是6-8-6式ニ級(jí)六面頂增壓裝置示意圖，其中，圖8(a)是整體結(jié)構(gòu)三維視圖， 圖8(b)是ニ級(jí)增壓單元局部放大結(jié)構(gòu)三維視圖。6-8-6式ニ級(jí)六面頂增壓裝置的增壓單元個(gè)數(shù)為14個(gè)，由8個(gè)ー級(jí)七面體式增壓單元12和6個(gè)ニ級(jí)棱臺(tái)式增壓單元15組成；8個(gè) ー級(jí)七面體式增壓單元12擠壓ー級(jí)八面體式傳壓介質(zhì)塊19，從而驅(qū)動(dòng)6個(gè)ニ級(jí)棱臺(tái)式增壓単元15擠壓六面體高壓腔體16，使其內(nèi)部產(chǎn)生幾十萬個(gè)大氣壓腔體壓力。圖9是傳壓介質(zhì)塊內(nèi)部高壓腔體組裝剖面圖。傳壓介質(zhì)塊內(nèi)部高壓腔體16主要由導(dǎo)電帽21、熱導(dǎo)片22、絕緣堵頭23、加熱管對(duì)、絕緣管25以及樣品腔沈組成。所述傳壓介質(zhì)塊20內(nèi)部為高壓腔體16，高壓腔體16內(nèi)裝有加熱管對(duì)，加熱管M內(nèi)腔由絕緣堵頭23 和套裝的絕緣管25封閉構(gòu)成樣品腔沈，加熱管M上下端裝有熱導(dǎo)片22和導(dǎo)電帽21。導(dǎo)電帽21可以為簡單的鋼或銅材質(zhì)等導(dǎo)電材料，熱導(dǎo)片22為銅金屬或其它具有導(dǎo)電性的高熱導(dǎo)率材料，絕緣堵頭23和絕緣管25可以由氯化鈉或者氧化鎂(MgO)混合氧化鋯(CoO2) 等材料組成，加熱管M材料可以為石墨，傳壓介質(zhì)塊20的材質(zhì)為葉臘石或氧化鎂(MgO)混合氧化鋯(CoO2)等復(fù)合材料。
權(quán)利要求
1.ー種六面頂多級(jí)增壓裝置，主要由六面頂液壓機(jī)驅(qū)動(dòng)的頂錘(1)、增壓單元和傳壓介質(zhì)塊00)組成，其特征在干，所述的頂錘(1)個(gè)數(shù)為6個(gè)，兩兩對(duì)稱，且同軸布置，三條軸線相互垂直且交于一點(diǎn)，頂錘(1)由錘頭G)、預(yù)緊環(huán)及墊塊組成，錘頭(4)與預(yù)緊環(huán)配合組裝，錘頭(4)頂部為棱臺(tái)結(jié)構(gòu)，底部為帶倒角的圓柱體，頂部和底部之間由對(duì)稱的扇形大斜面過渡，所述傳壓介質(zhì)塊OO)位于相互垂直的三條軸線交點(diǎn)處，其外部添加或內(nèi)部嵌入增壓單元并設(shè)有高壓腔體(16)，所述增壓単元個(gè)數(shù)為2個(gè)以上，所述傳壓介質(zhì)塊OO)個(gè)數(shù)為 1個(gè)以上，所述增壓単元、傳壓介質(zhì)塊OO)分級(jí)裝配。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的六面頂多級(jí)增壓裝置，其特征在干，所述錘頭與預(yù)緊環(huán)滑配合或過盈配合組裝，所述預(yù)緊環(huán)和墊塊為ー級(jí)或多級(jí)結(jié)構(gòu)；錘頭材質(zhì)為鋼材質(zhì)或硬質(zhì)合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的六面頂多級(jí)增壓裝置，其特征在干，所述增壓単元為圓臺(tái)式結(jié)構(gòu)、棱臺(tái)式結(jié)構(gòu)或七面體式結(jié)構(gòu)，其材質(zhì)為鋼材質(zhì)、硬質(zhì)合金、金剛石燒結(jié)體、立方氮化硼燒結(jié)體或天然金剛石等高硬度材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的六面頂多級(jí)增壓裝置，其特征在干，所述高壓腔體(16)內(nèi)裝有加熱管(M)，加熱管04)內(nèi)腔由絕緣堵頭和套裝的絕緣管0 封閉構(gòu)成樣品腔 (26)，加熱管(24)上下端裝有熱導(dǎo)片(22)和導(dǎo)電帽(21)，所述傳壓介質(zhì)塊(20)材質(zhì)為葉臘石或氧化鎂(MgO)混合氧化鋯(CoO2)復(fù)合材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的六面頂多級(jí)增壓裝置，其特征在干，所述增壓單元為 2個(gè)棱臺(tái)式或圓臺(tái)式增壓單元，并嵌入1個(gè)ー級(jí)兩孔式六面體傳壓介質(zhì)塊(3)內(nèi)部，位于高壓腔體兩側(cè)并與六面頂加熱的頂錘(1)的錘頭接觸，構(gòu)成6-2式一級(jí)六面頂增壓裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的六面頂多級(jí)增壓裝置，其特征在干，所述增壓単元個(gè)數(shù)為8個(gè)，由6個(gè)ー級(jí)棱臺(tái)式增壓單元( 和2個(gè)ニ級(jí)棱臺(tái)式或圓臺(tái)式增壓單元(11)組成，并分別嵌入一級(jí)六孔式傳壓介質(zhì)塊(9)和ニ級(jí)兩孔式六面體傳壓介質(zhì)塊(10)內(nèi)部，所述ニ級(jí)兩孔式六面體傳壓介質(zhì)塊(10)置于ー級(jí)六孔式傳壓介質(zhì)塊(9)內(nèi)部，構(gòu)成6-6-2式 ニ級(jí)六面頂增壓裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的六面頂多級(jí)增壓裝置，其特征在干，所述增壓單元個(gè)數(shù)為10個(gè)，由8個(gè)ー級(jí)七面體式增壓單元(1 和2個(gè)ニ級(jí)棱臺(tái)式或圓臺(tái)式增壓單元(11) 組成，2個(gè)ニ級(jí)棱臺(tái)式或圓臺(tái)式增壓單元(11)嵌入ニ級(jí)ニ孔式八面體傳壓介質(zhì)塊(13)內(nèi)部，8個(gè)ー級(jí)七面體式增壓單元(1 擠壓ニ級(jí)ニ孔式八面體傳壓介質(zhì)塊(13)，從而驅(qū)動(dòng)2 個(gè)ニ級(jí)棱臺(tái)式或圓臺(tái)式增壓單元(11)擠壓高壓腔體(16)，構(gòu)成6-8-2式ニ級(jí)六面頂增壓裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的六面頂多級(jí)增壓裝置，其特征在干，所述的增壓單元個(gè)數(shù)為12個(gè)，由6個(gè)ー級(jí)棱臺(tái)式增壓單元( 和6個(gè)ニ級(jí)棱臺(tái)式增壓單元(1 組成，井分別嵌入ー級(jí)、ニ級(jí)六孔式傳壓介質(zhì)塊(9、14)內(nèi)部，所述ニ級(jí)六孔式傳壓介質(zhì)塊(14)置于ー 級(jí)六孔式傳壓介質(zhì)塊(9)內(nèi)部，構(gòu)成6-6-6式ニ級(jí)六面頂增壓裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的六面頂多級(jí)增壓裝置，其特征在干，所述的增壓單元個(gè)數(shù)為14個(gè)，由6個(gè)ー級(jí)棱臺(tái)式增壓單元( 和8個(gè)ニ級(jí)七面體式增壓單元(17)組成，6 個(gè)ー級(jí)棱臺(tái)式增壓單元( 和8個(gè)ニ級(jí)七面體式增壓單元(17)嵌入到一級(jí)六孔式傳壓介質(zhì)塊(9)內(nèi)部，8個(gè)ニ級(jí)七面體式增壓單元(17)擠壓ニ級(jí)八面體傳壓介質(zhì)塊(18)內(nèi)的高壓腔體(16)，構(gòu)成6-6-8式ニ級(jí)六面頂增壓裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的六面頂多級(jí)增壓裝置，其特征在干，所述的增壓單元個(gè)數(shù)為14個(gè)，由8個(gè)ー級(jí)七面體式增壓單元(1 和6個(gè)ニ級(jí)棱臺(tái)式增壓單元(15)組成，6個(gè)ニ級(jí)棱臺(tái)式增壓單元(1 嵌入ー級(jí)八面體式傳壓介質(zhì)塊(19)內(nèi)部，8個(gè)ー級(jí)七面體式增壓單元(1 擠壓ー級(jí)八面體式傳壓介質(zhì)塊(19)，從而驅(qū)動(dòng)6個(gè)ニ級(jí)棱臺(tái)式增壓單元 (15)擠壓六面體高壓腔體(16)，構(gòu)成6-8-6式ニ級(jí)六面頂增壓裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種六面頂多級(jí)增壓裝置，屬于高壓物理學(xué)領(lǐng)域。該裝置主要由六面頂液壓機(jī)驅(qū)動(dòng)的頂錘、增壓單元和傳壓介質(zhì)塊組成，其中頂錘個(gè)數(shù)為6個(gè)，兩兩對(duì)稱，且同軸布置，三條軸線相互垂直且交于一點(diǎn)，頂錘由錘頭、預(yù)緊環(huán)及墊塊組成，錘頭與預(yù)緊環(huán)配合組裝，傳壓介質(zhì)塊位于相互垂直的三條軸線交點(diǎn)處，其外部添加或內(nèi)部嵌入增壓單元并設(shè)有高壓腔體，增壓單元個(gè)數(shù)為2個(gè)以上，傳壓介質(zhì)塊個(gè)數(shù)為1個(gè)以上，增壓單元、傳壓介質(zhì)塊分級(jí)裝配。該裝置能夠增加高壓腔體壓力值至幾十萬個(gè)大氣壓，解決六面頂裝置高壓腔體可獲得的極限壓力值過低的問題，一定程度上促進(jìn)六面頂高壓裝置與金剛石對(duì)頂砧式高壓裝置的優(yōu)勢互補(bǔ)，滿足高壓物理學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)的發(fā)展。
文檔編號(hào)B01J3/06GK102553494SQ20121000620
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月10日
發(fā)明者李明哲, 薛鵬飛, 賈曉鵬, 韓奇鋼, 馬紅安 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)