中国超硬材料高压设备的过去、现在与未来

金刚石压机设备是静态高温高压的唯一基础,不可争议的是国产六面顶压机的发展成就了中国和世界人造金刚石行业的发展。文章通过回顾中国超硬材料行业六十年来的发展历程,对国产六面顶压机从小到大、从简单到智能的发展过程进行分析,对不同阶段、不同压机的特点进行了总结,并对现在中国六面顶压机的保有量及保有状态进行了客观评价。文章认为中国六面顶压机已成为金刚石合成的主力,支撑着中国金刚石和超硬材料的发展;中国六面顶压机技术简单,在温度及合成腔压力、温度及环境综合控制上有较强的优势,能有较大的合成压力可提高单次产量,从而提高生产效率,降低成本,经济效益好;中国六面顶压机技术发展前景广阔,随着不断的大型化和精密化,对大单晶、PDC,NPD等其他材料的高温高压合成都有着良好的应用前景。     

中国超硬材料高压设备的过去、现在与未来中国超硬材料行业的发展道路之一

金刚石压机设备是静态高温高压的唯一基础,不可争议的是国产六面顶压机的发展成就了中国和世界人造金刚石行业的发展。文章通过回顾中国超硬材料行业六十年来的发展历程,对国产六面顶压机从小到大、从简单到智能的发展过程进行分析,对不同阶段、不同压机的特点进行了总结,并对现在中国六面顶压机的保有量及保有状态进行了客观评价。文章认为:中国六面顶压机已成为金刚石合成的主力,支撑着中国金刚石和超硬材料的发展;中国六面顶压机技术简单,在温度及合成腔压力、温度及环境综合控制上有较强的优势,能有较大的合成压力可提高单次产量,从而提高生产效率,降低成本,经济效益好;中国六面顶压机技术发展前景广阔,随着不断的大型化和精密化,对大单晶、PDC,NPD等其他材料的高温高压合成都有着良好的应用前景。     

我国六面顶压机大型化的优势及压机继续大型化的难点和对策

文章从受力状态原理、硬质合金消耗、高品质金刚石单晶的可同样获得、金刚石生产成本、投入产出比和设备成本、生产品种等诸多方面看六面顶压机的优势,以防止今后在六面顶压机继续大型化时走回头路.但是目前中国六面顶压机继续大型化(φ(800～850) mm缸径以上)真正遇到了操作、大型顶锤、传压介质等不少问题.我们将如何对待,如何处理？文章提出了自己的见解,供探讨.     

我国超硬材料六面顶液压机在国内外的应用现状及优势

六面顶液压机是我国超硬材料领域广泛应用的主要设备.近年来,压机大型化步伐加快,其设计制造工艺水平不断提高,在人造金刚石单晶,立方氮化硼及复合片的合成中显示出独特的优势.在超高压设备领域内,引起国际国内同行的关注,还批量出口.     

中国超硬材料合成装备技术发展路径综述

随着自动化技术、液压技术、机械设计制造工艺水平的发展和普及,国内超硬材料合成装备技术发展迅速。文章主要介绍了超硬材料的主要合成装备技术的发展情况,以及各自的特点和应用范围,特别肯定了无缸锻造压机和MPCVD装备的发展。文章指出：六面顶压机仍然是国内的主流合成设备,CVD沉积炉在现阶段可作为补充设备。HPHT装备技术日渐成熟,CVD相关技术装备已有产业化,但仍有很多方面处在研发阶段,成长潜力值得期待。     

新锤面顶锤在六面顶压机合成工业金刚石中的应用

针对目前六面顶压机人工合成工业金刚石所使用的硬质合金顶锤重新进行锤面设计。经过设计,制作成品后进行测量,新锤面顶锤相比原先的增大了6.5%。设计新的工业单晶合成块结构,运用帕斯卡原理,对顶锤底面的实际压力值进行推导计算出新的合成块在合成过程中的设备所需油压,并且进行实际实验合成工业金刚石。对使用新型顶锤的六面顶压机在合成过程中测量六面顶压机梁耳处的形变量,对六面顶压机设备的安全性进行分析;对使用新型顶锤和原有顶锤所合成出的工业金刚石进行综合性评估及对比。实验结果显示新锤面顶锤合成工业金刚石在保证六面顶压机设备安全及金刚石质量稳定的情况下,金刚石产量增加约7.5%,经济效益明显增加。     

压力补偿变量泵在六面顶压机上的应用

随着合成工艺水平的提高和六面顶压机应用的多样化,对压力的控制和补偿问题越来越重要,文章通过剖析压力补偿变量泵的结构特性,着重介绍其特点并将其应用于六面顶压机中.     

基于国产六面顶压机的二级6-8型大腔体静高压装置(下)

主要介绍基于国产六面顶压机构建的二级6-8型大腔体静高压装置的力学结构,压力标定,加热组装设计,温度标定,以及采用金刚石复合材料作为二级顶锤产生超高压的一些探索性工作。一系列的结果表明,基于六面顶压机的二级增压装置的研发成功,促进了国内高压科学与技术及新型超硬材料的发展。实验表明,自行研制的多晶金刚石—硬质合金复合末级压砧可使基于国产六面顶压机构架的二级加压系统的压力产生上限从约20GPa提高到35GPa以上,拓展了国内大腔体静高压技术的压力产生范围。应用这一技术,我们期望经过末级压砧材料与压腔设计的进一步优化,在基于国产六面顶压机的二级6-8型大腔体静高压装置压腔中产生超过50GPa的高压。     

基于国产六面顶压机的二级6-8型大腔体静高压装置(上)

主要介绍基于国产六面顶压机构建的二级6-8型大腔体静高压装置的力学结构,压力标定,加热组装设计,温度标定,以及采用金刚石复合材料作为二级顶锤产生超高压的一些探索性工作。一系列的结果表明,基于六面顶压机的二级增压装置的研发成功,促进了国内高压科学与技术及新型超硬材料的发展。实验表明,自行研制的多晶金刚石-硬质合金复合末级压砧可使基于国产六面项压机构架的二级加压系统的压力产生上限从约20 GPa提高到35 GPa以上,拓展了国内大腔体静高压技术的压力产生范围。应用这一技术,我们期望经过末级压砧材料与压腔设计的进一步优化,在基于国产六面顶压机的二级6-8型大腔体静高压装置压腔中产生超过50 GPa的高压。     

中国超硬材料新态势

文章分析了具有中国特色的六面顶压机大型化、群控、远程控、高精度控等硬件问题。同时指出要与组装设计、合成工艺等软件部分紧密结合起来,才能获得优质的制品。文章在研究中国超硬材料的水平和特色的基础上,还指出了我国超硬材料存在的主要差距及目标。