用于高压制造的复合材料制造技术

本发明专利技术涉及一种用于高压制造的复合材料。供在高压高温技术中使用的复合立方体可以提供改进的刚性、稳定性、在制造期间的加热、流动、压力传递和绝热的一致性。复合立方体可以包括内芯和外壳体。内芯可以包括围绕复合立方体的内部孔区的至少一个环和至少一个内盖。内芯可以由结合剂和不可流动的材料形成。外壳体可以由可流动的材料和结合剂形成。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种用于高压制造的复合材料。供在高压高温技术中使用的复合立方体可以提供改进的刚性、稳定性、在制造期间的加热、流动、压力传递和绝热的一致性。复合立方体可以包括内芯和外壳体。内芯可以包括围绕复合立方体的内部孔区的至少一个环和至少一个内盖。内芯可以由结合剂和不可流动的材料形成。外壳体可以由可流动的材料和结合剂形成。【专利说明】
本专利技术涉及复合材料，例如复合容器。更具体地，本专利技术涉及用于高压和/或高温 制造的复合材料。 用于高压制造的复合材料
技术介绍
用于金刚石晶体以及多晶金刚石压制品的生产的高压和/或高温技术涉及极端 压力和极端温度的施加。例如，在高压和/或高温技术中，压力可以超出70千巴并且温度 可以超出1500°C。高压机能够施加足以保持在金刚石的合成温度下的热力学稳定的条件的 压力。高压机可以提供六个砧座，六个砧座被定位在相对于毗邻的砧座的90度角度处并且 当压机被操作时集中于容器例如立方体上。立方体材料在该条件下挤出并且最终在毗邻的 砧座边缘部分之间形成密封件。立方体可以通过电装置来加热以实现用于制造多晶产品所 期望的温度。 用于制造多晶产品的容器可以是由天然的叶蜡石石头生产的密封垫圈，天然的叶 蜡石石头是在变质岩中发现的天然形式的水合硅酸铝。叶蜡石可以在压力下变形或流动， 以提供压力密封并且可以把压力从砧座传递至被密封垫圈容纳的材料。叶蜡石还显示良好 的绝热特征，该特征帮助减少在烧结期间从立方体传递至砧座的热的量。 天然存在的叶蜡石以团块或粉末的形式向高压工艺中引入变化和不一致，这是因 为在变质岩形成过程中发生的化学组成和渗碳过程的宽的变化。在天然的叶蜡石中水分 含量和化学组成变化在宽范围内发生，这影响高压设备的操作以及使用这种材料制造的产 品。 此外，在压力的施加期间，垫圈的内部以不同于垫圈的外主体的速率变形。垫圈的 孔支撑通过使电流经过其而被加热的加热装置（例如石墨或柔性石墨加热组件）。当立方 体的内部孔变形时，加热元件也变形，导致从立方体的顶部至内部的电阻的变化。这种变形 不是始终恒定的并且因此加热在操作之间不同。 包含不显示组成变化或不一致的材料的复合密封容器可以用于高压制造。复合密 封容器的内部可以提供最小的变形和一致的加热。容器可以由常规的和容易地可得到的材 料形成并且使用传统的生产技术来生产。
技术实现思路
在一个实施方案中，复合立方体可以包括内芯和外壳体。内芯可以包括完全地或 部分地围绕复合立方体的内部孔区的至少一个环和至少一个内盖。内芯可以由结合剂和不 可流动的材料形成。外壳体可以包括围绕内芯的至少一个外立方体和至少一个外盖。外壳 体可以由可流动的材料和结合剂形成。 在某些实施方案中，内芯可以包含内芯材料和结合剂。在某些实施方案中，内芯可 以包含白云石、石榴石、包括硅酸铝或硅酸钙的材料、或其组合。在某些实施方案中，内芯材 料构成内芯的按体积计80%或更大。在某些实施方案中，内芯材料具有等于或大于120美 国标准目数（U.s. mesh)并且等于或小于325美国标准目数的平均粒度。 前述内容已经非常宽泛地概括了本公开内容的各种特征，以便下文的详细描述可 以被更好地理解。将在下文描述本公开内容的另外的特征和优点。 【专利附图】【附图说明】 为了更完全理解本公开内容和其优点，现在参照与描述本公开内容的具体的实施 方案的附图结合得到的以下描述，在附图中： 图1是六面顶站座（cubic press anvil)和复合密封容器的说明性实施方案；以 及 图2是具有内芯和外壳体的复合立方体配置的说明性实施方案。 【具体实施方式】 现在参照附图，其中所描绘的元件不一定是按比例示出的，并且其中相同的或同 样的元件在所有多个视图中由相同的参考数字指定。 参照附图，大体上将理解，图示是为了描述本公开内容的特定的实施的目的并且 不意图是对其限制。虽然本文使用的大部分术语将是本领域的普通技术人员可认识的，但 是应当理解，当不被明确地定义时，术语应当被解释为采用由本领域的普通技术人员目前 接受:的意思。 将理解，以上的一般描述和以下的详细描述二者都仅是示例性的和解释性的，并 且不限制如要求保护的本专利技术。在本申请中，除非另外明确说明，否则单数的使用包括复 数，词语"一（a)"或"一（an)"意指"至少一种"，并且"或"的使用意指"和/或"。此外，术 语"包括（including) "以及其他形式例如"包括（includes) "和"包括（included) "的使 用不是限制性的。并且，除非另外明确说明，否则诸如"元件"或"部件"的术语包括包含一 个单元的元件或部件以及包含多于一个单元的元件或部件。 用于高压制造的复合材料可以包括提供外壳体和内芯的容器。在某些实施方案 中，外壳体和内芯可以由不同的材料制造。内芯可以完全地或部分地围绕容器的内部孔。内 部孔界定用于生产金刚石晶体和多晶金刚石压制品的材料被放置的区。内芯优选地由不可 流动的硬材料制造，例如白云石、硬矿物粉末、或其组合。外壳体包含围绕内芯以形成可以 在高压制造中利用的复合容器的可流动的材料。在某些实施方案中，外壳体主要包含具有 足以在高压的施加期间流动的润滑性的粘土矿物粉末，例如滑石。外壳体还可以包含较小 比例的具有比粘土矿物粉末足够大的硬度以在压制期间延迟粘土矿物的流动并且形成密 封件的至少一种硬材料，例如锆石或其他硬矿物粉末。在优选的实施方案中，用于高压制造 的复合容器可以以立方体的形状。然而，在其他的实施方案中，复合容器可以是多面体、六 面体、圆柱体或类似物。 图1是六面顶砧座10和复合密封容器20的说明性实施方案。六面顶可以提供以 三个相对定向的精确匹配对准的对的六个砧座10。每个砧座10具有正方形面和倾斜的肩 部部分。其中的至少两个与压机的主体电绝缘并且与彼此电绝缘的砧座10附接于容纳在 气缸中的活塞。砧座10被对准以用于沿着三个互相垂直的坐标轴线性运动。砧座10的运 动可以与共用的液压系统同步，共用的液压系统通过使用电磁阀使油以相等的压力流至所 有六个气缸。所有六个气缸可以通过铰链和销的布置来紧固在一起。六个砧座10的推力 同时使砧座朝向压机的对称中心围绕复合立方形单元20运动。 图2是具有内芯和外壳体的复合立方体20配置的说明性实施方案。复合立方体 20被配置为具有在面积上比毗邻的砧座面大的六个正方形面。砧座逆着立方体面的前进把 材料从复合立方体在砧座的倾斜的肩部部分之间挤出和压缩，由此形成密封件。来自砧座 的压力被传递至容纳在复合立方体的内部孔中的负载物（load)(未示出）。负载物可以被 设计用于生产金刚石晶体或多晶压制品。例如，在所示的实施方案中，内部孔是被复合立方 体20围绕的圆柱形区域，负载物将被放置在其处以形成圆柱形金刚石晶体或多晶压制品。 在预定的压力已经通过砧座传递至复合立方体之后，电流通过通路内的加热元件导向至负 载物。通过加热元件产生的热通过热传导或辐射传递至布置在复合立方体内的负载物。在 预定的量的时间之后，负载物的温度和传递至负载物的压力减小。 复合立方体20包括内芯和外壳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在高压机中高压制造的复合容器，所述复合容器包括：内芯，其界定内部孔区的形状，其中所述内芯包括防止或最小化在极端压力或极端温度下的变形的不可流动的材料；以及外壳体，其围绕所述内芯，其中所述外壳体的刚性比所述内芯的刚性小，并且所述外壳体是可流动的材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：纳福·钱德拉·帕萨纳，阿什文·B·乔克斯，
申请(专利权)人：桂林卡乐工程钻石科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45