一种提高内部密度的合成块.pdf

具体实施方式

如图1所示的提高内部密度的合成块，其包括石墨柱5、导电钢圈2和叶蜡石与白云石复合介质1，石墨柱5由石墨和触媒粉压制而成，导电钢圈2设置在石墨柱5的两端，叶蜡石与白云石复合介质1设置在石墨柱5与导电钢圈2的外围。石墨柱5芯部设有空腔8，在空腔8内紧配合设有填充块6，且填充块6的密度高于石墨柱5的密度，可使石墨柱5获得充足的合成压力、受力均匀、能消减石墨柱5的内虚、提高优质产品比例。为提高导热效率，在填充块6与空腔8的壁面之间设有内加热元件，内加热元件包括填充块6外周面处的加热管7与填充块6上、下端面处的加热片71，加热管7与加热片71密封包围在填充块6外部。由于空腔8的体积过小，石墨柱5受力均匀状况差，空腔8的体积过大，会大大降低金刚石的产量。为了保证石墨柱5受力均匀和确保金刚石产量，空腔8的体积为石墨柱5体积的10％-50％，即填充块6与内加热元件的总体积为石墨柱5体积的10％-50％。在导电钢圈2和石墨柱5两端面之间、叶蜡石与白云石复合介质1和石墨柱5外周面之间均设有外加热元件，外加热元件包括石墨柱5外周面处的加热管3和石墨柱5两端面处的加热片31，加热管3与加热片31密封包围在石墨柱5外部。外加热元件的加热管3与加热片31和石墨柱5外表面之间设有绝缘元件4。内加热元件和外加热元件分别从石墨柱5内部与外部同时向石墨柱5导热，这样能够均衡、稳定合成腔体内的温度场，给金刚石创造稳定的生长环境，从而提高金刚石的产量和质量。

本实施方式中，在保证填充块6密度高于石墨柱5密度的前提下，填充块6可以选用单元素铁、多元合金或者复合介质等材料。由于单元素铁的密度(7.86克每立方厘米)为石墨柱5成型密度(2-3克每立方厘米)的2倍多，其密度大小较为合适，所以填充块6的材料优选单元素铁。空腔8的体积优选为石墨柱5体积的20％。加热管3与加热管7的材料可以是石墨带或者石墨管，加热片31与加热片71的材料可以是石墨片。

加热管7与加热片71的作用是：由于石墨柱5由石墨和触媒粉制成，石墨粉主要是转化为金刚石，触媒粉(或者金属粉)主要是起催化作用，以促使石墨粉转化为金刚石；若填充块6直接与石墨柱5相接触，便会起到触媒粉的作用，参与催化，从而降低填充块6均衡压力的作用；而加热管7与加热片71的介入能够将填充块6与石墨柱5隔离开，只起到向石墨柱5供碳和导热的作用。

在石墨柱5的压制成型过程中，将石墨柱5压制成一个中心部位为空腔8的空心体，在石墨柱5的空腔8内紧配合装入一个密度大于石墨柱5密度的填充块6，为便于组装，可将石墨柱5制成等大的两半，两半石墨柱5扣合围成中部的空腔8；石墨柱5在超高温高压下合成金刚石时，不仅受到六个顶锤从外部施加的压力，同时内部的填充块6也变相向石墨柱5施加压力，石墨柱5各个方位都受到内、外双向压力作用，此作用不但可以降低六个顶锤所施加的力，从而延长六面顶压机合成设备的使用寿命；而且可以使石墨柱5各个方位受力均匀，消减了石墨柱5的内虚状况，提高了优质产品的比例。