[其他]一種多級六壓砧高壓容器

無效

• 申請號: 86104030
• 申請日: 1986-06-14
• 公開（公告）號: CN86104030A
• 公開（公告）日: 1987-12-23
• 發明（設計）人: 沈主同;王文君;唐謙
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: B01J3/06
• 分類號: B01J3/06
• 代理公司: 中國科學院專利事務所
• 代理人: 李悅,高存秀

本發明涉及一種多級六壓砧高壓容器及其應用。

具有較大三維體積（幾立方厘米）的高壓容器所能承受的正常工作壓力在65千巴以下。提高工作容器承受壓力的基本原理是比較簡單的，即采用外部容器產生的壓力支承和保護內部工作容器。然而由于高壓容器的類型和具體結構相差較大，所以實施前述多級保護和支承工作容器的原理是很復雜的，特別是超過雙級就更加如此。活塞一壓缸式高壓容器的雙級方法在High????Pressure????Methods????in????Solid????State????Research（C.C.Bradly，London????Butterworths，1969）一書中第127-128頁上已有描述。四壓砧高壓容器的雙級方法在“物理學報”〔24（1975），301〕上發表的“雙級四壓砧靜態超高壓技術”一文中也有描述。這兩種容器中的一級和二級裝置均由碳化鎢制成，在前一種容器中的一級和二級連成一體的，容易折斷;在后一種容器中一級和二級是分開的，加載過程中接觸面易損壞。采取墊片來緩沖接觸面的應力集中，但工藝上增加麻煩。這兩容器中二級活塞（工作活塞）接近一級活塞部位有軟介質，二級壓砧前部有預支墊片，這些也給裝配上增加困難。加上高壓后二級壓砧（工作壓砧）總是破裂和有效體積利用率等問題使得這種容器不利于用在超硬材料的實驗和生產上。

本發明的目的在于提出一種多級六壓砧高壓容器形成的方法，以達在人造多晶金剛石等特殊材料實驗研究和生產工作中要求壓力約77千巴以上、工作容器裝樣體積較大、一級容器壽命較長、工作容器成本不高和裝樣較方便等綜合效果。

影響六壓砧高壓容器提高正常工作壓力達77千巴或更高的因素很多，如高壓容器所用的壓砧狀態、密封封墊和壓縮行程等，其中首要的是壓砧狀態。改善工作壓砧狀態就有可能提高這種容器的正常工作壓力。在用一般六壓砧高壓容器作為最外部即一級容器時，則內部各級直至工作容器的壓砧形狀和高度不僅直接影響其承受壓力的能力、密封性能和壓縮行程，也涉及到上述其它綜合效果。多級壓砧的總高度H與有關壓砧截面尺寸的關系式為：

H＝H₁（l₁+δ）-H_p（l_p或d_p），

式中H₁（l₁+δ）為葉蠟石介質加壓后端面中心到介質塊中心的距離，l₁指一級壓砧頂面邊長，δ指封墊厚度;H_p（l_p或d_p）為邊長l_p或園直徑為d_p的工作壓砧（即最大級數的壓砧）頂面中心到容器中心的距離。各級壓砧的高度H_n與有關壓砧截面尺寸的關系式為：

H_n＝H_n-1（l_n-1或d_n-1）-H_n（l_n或d_n），

式中H_n-1（l_n-1或d_n-1）為第n-1級壓砧頂面中心到容器中心的距離，l_n-1為第n-1級壓砧頂面邊長，d_n-1為第n-1級壓砧頂面園直徑;H_n（l_n或d_n）為第n級壓砧頂面中心到容器中心的距離，l_n為第n級壓砧頂面邊長，d_n為第n級壓砧頂面園直徑。在所用壓砧呈閉合狀態時其接觸可有面、線、點三種典型，相應狀態的壓砧幾何形狀為相似形（與一級壓砧相似）、園截錐和園柱形三種。從密封狀態考慮，第一種接觸狀態是有利的，但壓砧制備和樣品組裝的難度增加。從壓砧制備和樣品組裝方便角度考慮，第三種接觸狀態是有利的，但密封狀態并不有利。如果采用比一級壓砧硬度低些的鋼件來制成多級壓砧，并且是連成整體，則除了成本便宜外，在加載過程中產生的形變會改善原有的接觸狀態和密封狀態。同時，多級壓砧接觸密封狀態強的部位是葉蠟石介質擠流阻力小的部位，而接觸密封狀態弱的部位是擠流阻力大的部位，所以當級數增加到一定范圍就可以使得整體處于良好的密封狀態。因此，第三種和第二種典型幾何形狀或其過渡形狀的多級壓砧有可能達到上述好的綜合效果。這樣，上述關系式可以表達為：