一种利用燃气轮机制造钻石的装置技术领域
本发明涉及航空发动机、燃气轮机技术领域，具体说是一种利用燃气轮机制造钻
石的装置。
技术背景
钻石是一种稀缺的宝贵资源，广泛应用于制造业、装饰品等，近年来甚至有研究在
钻石内部构建量子计算机、以及利用钻石制作可保持千年之久的光盘。其广泛的应用和资
源的稀缺造成了对人工钻石的需求日益强烈。传统的人工钻石制造方法大都是模拟在地球
深部超高压、超高温条件进行制造，但是超高的温度和压力不易保持，致使人造钻石生长时
间短，体积小，同时会耗费大量的能源。科学家们经过对来自世界不同矿山钻石及其中原生
包裹体矿物的研究发现，钻石的形成条件一般为压力在4.5-6.0Gpa(相当于150-200km的深
度)，温度为1100℃-1500℃。1938年，洛锡涅等将热力学的理论计算用于石墨-钻石的转化
过程，以后又经皮尔曼等计算了在1200K以下，石墨-钻石的平衡态，并绘制了平衡曲线。从
而可知在常温298K，要实现石墨转化为钻石，需130000大气压力以上，如果升高温度，如在
1200K，要实现转化，需40000大气压以上。热力学只能判断反应进行的可能性，要使可能性
变为现实，化学家还需考虑动力学问题，如在室温和40万个大气压下，石墨的转化速度缓慢
到难以察觉。因此速度问题，爱林等根据反应速度理论推导得出了转化过程中温度和压力
对转变速度的关系式，于是可知增压是降低反应速度的，而高温自然是提高反应速度的。
发明内容
本发明目的是通过燃气轮机持续的高温、高压作用，可以制造出大体积的人造钻
石。
本发明采用的技术方案是：
一种利用燃气轮机制造钻石的装置，燃气轮机的结构，经过压气机的增压，在燃烧
室的主燃区能产生3Mpa-4Mpa的压力及2500K以上的温度；即使在涡轮前，也能保持1500-
1900K的温度，可满足钻石制造对温度的需求，
燃气轮机的燃烧室内能产生3Mpa-4Mpa的压力，与所需的4.5-6.0Gpa压力相差甚
远；
需要一个制造钻石的装置，该装置是利用耐高温、耐高压并且导热系数高的材料
制造而成的容器构件，该容器构件安装在涡轮盘上，在容器构件中预置钻石种子、碳质原料
和金属固体；在燃气轮机工作时，随着环境温度的升高，金属固体熔化成液态，在离心力等
的作用下包容钻石种子，同时金属液体的离心力施加在钻石种子表面，增大压力至可满足
钻石生长条件的压力以上。
本发明的优点是：
本发明经虚拟仿真计算验证，在燃气轮机工作过程中，制造钻石结构容器内的压
力和温度可达到钻石生长对高温及高压的需求，能够制造大体积的人造钻石。由于钻石价
值受品质、体积影响较大，采用本发明所述装置按钻石体积成长速率20％/小时，每台燃气
轮机装入50个本发明所述装置，则5小时可获得50个体积增加1倍的钻石，保守估算，装用本
发明所述装置的燃气轮机每小时可获利40万元，利润空间巨大。同时实现了人造钻石的工
业化，为相关技术的发展提供了高品质的人造钻石基础。
附图说明
图1燃机轮机结构简图。
图2燃机轮机涡轮简图。
图3用于制造钻石的容器简图。
图4制造钻石结构容器。
图5制造钻石前。
图6钻石制造过程中。
图7打开扇形窗堵盖。
图8取出成品钻石。
具体实施方式
结合附图1-8对本发明进一步详细说明。
本发明采用传统的熔媒法及外延增长法结合，即用燃气轮机产生的超高压和高温
施加在钻石种子表面，通过石墨碳质原料和金属材料(合金)反应，在钻石种子外延生成新
的钻石结构；金属材料由Ni，Mn，Co，Fe，Cr元素组成，或者是上述金属材料的二元，三元或多
元合金，上述金属材料或合金合成钻石的基本材料；还可以在其中添加少量的或者微量的
Cu，Nb，Mg元素，进而改变钻石成核与生长条件。
一种利用燃气轮机制造钻石的装置，燃气轮机的结构，经过压气机的增压，在燃烧
室的主燃区能产生3Mpa-4Mpa的压力及2500K以上的温度；即使在涡轮前，也能保持1500-
1900K的温度，可满足钻石制造对温度的需求，
燃气轮机的燃烧室内能产生3Mpa-4Mpa的压力，与所需的4.5-6.0Gpa压力相差甚
远；
需要一个制造钻石的装置，该装置是利用耐高温、耐高压并且导热系数高的材料
制造而成的容器构件，该容器构件安装在涡轮盘上，在容器构件中预置钻石种子、碳质原料
和金属固体；在燃气轮机工作时，随着环境温度的升高，金属固体熔化成液态，在离心力等
的作用下包容钻石种子，同时金属液体的离心力施加在钻石种子表面，增大压力至可满足
钻石生长条件的压力以上。
一种利用燃气轮机制造钻石的装置，燃气轮机涡轮部件由涡轮静子机匣1、涡轮静
子导向叶片2、涡轮转子叶片3组成；涡轮转子叶片3与涡轮盘4对应布置，所述涡轮静子机匣
1上设有防击穿扇形窗堵盖5；
在涡轮盘4内设置有制造钻石的容器构件6；
为了方便去除制造出的钻石，重新填装钻石制造原料以供反复制造钻石，在涡轮
静子机匣1上开一个扇形窗，并设有可反复拆装的防击穿扇形窗堵盖5；
容器构件6包括叶片6.1、摇臂6.2、容器固定/引导叶片的销钉6.3、引入/排放热空
气孔道的支撑架6.4、轮盘6.5、固定钻石种子的动芯6.6、离心动芯6.7；
所述轮盘6.5为设有内腔，容置有离心动芯6.7；在离心动芯6.7内容置有碳质原料
和金属原料6.9；在碳质原料和金属原料6.9上部中心包容有钻石种子6.8；在钻石种子6.8
及碳质原料和金属原料6.9上设有动芯6.6；
所述轮盘6.5上部通过销钉6.3与叶片6.1卡接连接；
所述轮盘6.5上部设有支撑架6.4，支撑架6.4上设有摇臂6.2；摇臂6.2一端与动芯
6.6顶接，另一端与叶片6.1轴接。
所述支撑架6.4上设有引入/排放热空气的通道。
实施例
一、向容器的离心动芯6.7中装入钻石种子6.8和碳质原料和多种成分金属原料
6.9；
二、燃气轮机工作。容器叶片6.1受离心力作用向离心方向移动，达到容器固定
6.3、引导叶片用销钉限位位置，同时带动容器摇臂转动6.2。
容器摇臂6.2对带固定钻石种子的容器动芯6.6施加向心方向力。
容器离心动芯6.7受离心力作用向离心方向移动，与带固定钻石种子的容器动芯
6.6相互作用，增大容器内压力。
随着支撑架6.4引入源源不断的热空气，环境温度升高，使容器内预置的碳质原料
和多种成分金属原料6.9融化成熔融状态，包裹钻石种子。其中熔融状态的液体靠容器离心
动芯6.7和容器带固定钻石种子的动芯6.6配合锥面实现密封。此后钻石开始生长。
三、打开防击穿扇形窗堵盖，取出成品钻石。
四、重新填装相关原料及钻石种子，进行下一次钻石制造。