[发明专利]一种提供高静态加载能力的金刚石对顶砧加压方法

说明书

一种提供高静态加载能力的金刚石对顶砧加压方法，涉及高压实验设备技术领域，针对现有技术中等静压压缩形式受力的金刚石砧头仅能够承受1000‑1100GPa的载荷，应力高于该范围会发生金刚石‑BC8相相变而导致破坏的问题，本申请能够使金刚石[111]晶向最大承受的压强为1700GPa。也就是保证金刚石压砧能够提供最大加载能力为1700GPa。比现有对顶砧最大加载能力最多高出接近700GPa，能够有效的拓展目前原位静高压测量设备的应力加载范围，明显的促进高压物理相关技术发展。

技术领域

本发明涉及高压实验设备技术领域，具体为一种提供高静态加载能力的金刚石对顶砧加压方法。

背景技术

以金刚石为砧头的压砧是目前高压物理原位测量设备的基本设备，该类型设备的静态加载能力与其压砧砧头材料——金刚石的受力形式有关。现有理论中以金刚石为砧头的压砧所能提供的最大静态加载应力为1000-1100GPa的压强。其原因为，现有金刚石静态加载能力相关理论只考虑单轴压缩强度和等静压两种受力形式，金刚石在单轴压缩条件下能够承受500GPa左右的载荷，而金刚石砧头受力形式为等静压压缩形式时，能够承受1000-1100GPa的载荷，应力高于该范围内会发生金刚石-BC8相相变而导致破坏。

发明内容

本发明的目的是：针对现有技术中等静压压缩形式受力的金刚石砧头仅能够承受1000-1100GPa的载荷，应力高于该范围会发生金刚石-BC8相相变而导致破坏的问题，提出一种提供高静态加载能力的金刚石对顶砧加压方法。

本发明为了解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种提供高静态加载能力的金刚石对顶砧加压方法，包括以下步骤：

通过至少一次调整方向角度α₁、α₂和金刚石[111]晶向的正应力σ_[111]，使1100GPa＜σ_[111]≤1800GPa，方向角度α₁和α₂满足：

其中，α₁＝α₂，0°＜α₁＜45°，0°＜α₂＜45°，σ_[111]为金刚石[111]晶向的正应力，方向角度α₁为晶系中原点O、金刚石[112]晶向的正应力和金刚石[111]晶向的正应力σ_[111]所构成的直角三角形中[111]晶向与斜边的夹角，方向角度α₂为晶系中原点O、金刚石晶向的正应力和金刚石[111]晶向的正应力σ_[111]所构成的直角三角形中[111]晶向与斜边的夹角，最后根据α₁和α₂同时向金刚石施加[111]晶向的正应力σ_[111]、晶向的正应力以及金刚石晶向的正应力

进一步的，调整方向角度α₁和α₂之前还包括对金刚石进行预压缩的步骤；

对金刚石进行预压缩的具体步骤为：首先通过压缩方式缓慢的沿着金刚石[111]晶向进行加载，加载过程中，逐渐增加压力，使金刚石[111]晶向的应变为2-5％，保持1分钟后，逐渐撤去压缩载荷；

所述压缩方式包括单轴静载压缩方式和等静压压缩方式；

所述单轴静载压缩方式，即锁定α₁＝0°、α₂＝0°；

所述等静压压缩方式，即锁定α₁＝45°、α₂＝45°。

进一步的，所述加压方法的步骤具体为：