[实用新型]合成腔结构、组件以及工装

说明书

本申请涉及超硬材料合成领域，涉及一种合成腔结构、组件以及工装。该结构包括：绝缘容置部、第二加热件、抗压垫圈以及第三加热件。绝缘容置部包括外环腔和内环腔；外环腔用于放置物料；内环腔内设置有第一加热件；外环腔能够形成密封空间。第二加热件套设在绝缘容置部的外周壁；抗压垫圈套设在第二加热件的外部。第三加热件设置在绝缘容置部的两个端面。绝缘容置部能够将物料与第二加热件、第三加热件以及第一加热件隔离，从而能够防止对外环腔内的物料进行渗透融合影响物料的合成纯度。第一加热件能够从外环腔内部物料进行加热，与外环腔外部的第二加热件以及第三加热件形成内外同时加热，降低了外环腔内部物料的温度梯度差异。

技术领域

本申请涉及超硬材料合成领域，具体而言，涉及一种合成腔结构、组件以及工装。

背景技术

目前在生产金刚石微粉、立方氮化硼微粉、聚晶金刚石复合片、聚晶立方氮化硼复合片等超硬材料时，主要采用六面顶压机进行高温合成。

但是六面顶压机由于液压系统复杂、压力有效利用率低、合成腔变形量大、温度场不稳定等因素制约了其应用。

另有的一些方案，在使用高压高温法生产金刚石微粉、立方氮化硼微粉、宝石级金刚石、大尺寸聚晶立方氮化硼复合片、大尺寸聚晶金刚石复合片、高品质聚晶立方氮化硼复合片、高品质聚晶金刚石复合片等超硬材料时，采用两面顶压机。两面顶压机其具有主机结构简单、压力有效利用率高，温度场稳定、合成腔内形变量小等特点。而且六面顶压机在采用常规腔体合成时，腔体内很难达到5.8GPa，而两面顶压机腔体压力可超过7.5GPa，其腔体结构再经过调整后，腔内压力还有很大的可调性。

但是，通常的两面顶压机合成腔结构主要由密封传压碗、导电保温堵头、保温体、加热器、绝缘层、芯棒等部分组成，其结构复杂，使用成本较高。为了达到降低生产成本，提高产量的目的，目前行业内采用了一种腔体结构(如图1所示)。该结构主要由碳酸钙块14、加热管12、加热片13、样品腔11组成。加热片13分别闭合加热管12的两个端面，使其内部形成密封的腔体，即样品腔11，加热管12和加热片13又包覆在碳酸钙块14内。碳酸钙块在挤压下可形成致密的抗压垫圈，防止样品腔内的熔融物和高压气体喷出，同时也起到绝缘、保温的作用。在合成状态下，外界压力通过对碳酸钙块的挤压，最终作用于样品腔之内；外部的加热电路通过加热片和加热管形成闭合的加热回路，在加热片和加热管上产生热量，对样品腔内的物料进行加热，以达到物料转变所需的压力、温度条件。这种腔体结构简单，降低了生产成本。

然而，目前这种改进的合成腔体结构，仍然存在合成物纯度低、合成腔内温度控制精细度低的问题。

实用新型内容

本申请实施例的目的在于提供一种合成腔结构、组件以及工装，其能够提高合成物纯度的同时改善合成腔内温度控制精细度。

第一方面，本申请提供一种合成腔结构，包括：

绝缘容置部，其横截面呈环形；绝缘容置部包括外环腔和内环腔；外环腔用于放置物料；内环腔内设置有第一加热件；外环腔能够形成密封空间；

第二加热件，套设在绝缘容置部的外周壁；

抗压垫圈，套设在第二加热件的外部；以及

第三加热件，设置在绝缘容置部的两个端面；且第一加热件和第二加热件均与第三加热件接触，用于分别形成导电通路。

通过设置绝缘容置部，能够将外环腔内的物料与第二加热件、第三加热件以及第一加热件隔离，从而能够防止第二加热件、第三加热件以及第一加热件对外环腔内的物料进行渗透融合，影响物料的合成纯度。同时通过设置绝缘容置部，实现了隔离加热方式，能够有效减小外环腔内电阻变化对加热功率的影响。同时，通过在内环腔内设置第一加热件，能够从外环腔内部对围合在其四周的物料进行加热，从而与外环腔外部的第二加热件以及第三加热件形成内外同时加热，极大地降低了外环腔内部物料的温度梯度差异，使得合成腔内温度控制更加精细，从而提高了物料合成效果。