[发明专利]一种异形超硬材料合成腔体及其合成异形超硬材料的方法

说明书

本发明公开了一种异形超硬材料合成腔体及其合成异形超硬材料的方法，所述异形超硬材料合成腔体包括：异形发热体，设置于所述异形发热体下方的绝缘保温层，以及包覆于所述异形发热体和所述绝缘保温层外部的导电保温结构层。采用本发明的异形超硬材料合成腔体能够有效地降低异形超硬材料合成时腔体内温度梯度大的情况，将异形发热体设置在异形超硬材料烧结端，从而有效的降低腔体中温度梯度产生烧结不均的影响，对改善异形超硬材料烧结质量具有重要作用；并且该腔体的设计简单，可操作性强，解决了异形超硬材料烧结不均匀的问题，从而提高了产品的稳定性及重复性，同时可以直接合成产品所需形状减少产品加工损耗。

技术领域

本发明涉及超硬材料制备领域，尤其涉及一种异形超硬材料合成腔体及其合成异形超硬材料的方法。

背景技术

随着工程机械加工技术装备的进步，非标异形聚晶复合材料的需求也越来越多，传统合成方法主要采用的是旁热式结构的方法进行聚晶材料的合成，但其缺点是合成的聚晶复合产品主要为标准圆柱形产品，合成腔体的利用率低，腔体材料浪费量大，此外由于为旁热式结构，其仍避免不了温度梯度的存在，这就导致了生产的聚晶复合材料存在着烧结不均匀，“架桥”、“团聚”，产品稳定及重复性不好等问题，严重的影响聚晶材料的使用性能。

当用于烧结异形超硬材料时，一般合成条件在5至8GPa的压力以及在1300至1650℃的温度范围内，而部分异形结构产品由于聚晶材料烧结尺寸较长，而旁热式结构主要高温区在腔体中间区域，当产品越靠近合成块两端温度越低，这就导致部分产品出现区域烧结不均匀的现象，可能为顶端未烧结成功，而中部烧结成功的情况。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种异形超硬材料合成腔体及其合成异形超硬材料的方法，旨在解决现有合成腔体在烧结异形超硬材料的过程中由于温度梯度导致烧结不均匀，“架桥”、“团聚”，产品稳定性及重复性不好的问题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一种异形超硬材料合成腔体，其中，包括：异形发热体，设置于所述异形发热体下方的绝缘保温层，以及包覆于所述异形发热体和所述绝缘保温层外部的导电保温结构层。

所述的异形超硬材料合成腔体，其中，所述导电保温结构层包括密封环、保温环、导电金属柱以及设置于所述保温环内部的石墨柱。

所述的异形超硬材料合成腔体，其中，所述异形发热体包括白云石、氧化镁、氧化锆、碳酸钙和石墨。

所述的异形超硬材料合成腔体，其中，所述白云石或氧化镁、碳酸钙与氧化锆、石墨以15.1～10:0.05～20:70～99.5的质量比进行混合。

所述的异形超硬材料合成腔体，其中，所述密封环的材料为叶腊石，所述保温环的材料为氧化铝、氧化镁、氧化锆中的一种或多种。

所述的异形超硬材料合成腔体，其中，所述导电金属柱选自于钢、钛、钼和钽中的一种。

所述的异形超硬材料合成腔体，其中，还包括设置于所述绝缘保温层内部的导电辅助发热源。

所述的异形超硬材料合成腔体，其中，所述导电辅助发热源包括石墨、导电陶瓷、钛、钼和钽中的一种或多种。

一种采用如本发明上述方案所述的异形超硬材料合成腔体合成异形超硬材料的方法，其中，包括：

将保温环、导电金属柱、石墨柱组合安装并放入叶腊石块中，制成导电保温结构层；

将白云石或氧化镁、氧化锆、碳酸钙和石墨按比例装配制成所需要的异形发热体；