[实用新型]一种超硬材料反应室及反应块

说明书

技术领域

本实用新型涉及超硬材料合成领域，特别是外壳是六面顶压机合成块的具有方柱状的合成腔体的反应室及填充原料的整个反应块。

背景技术

人造金刚石、立方氮化硼是世界上硬度最高的两种材料，用它们制成的砂轮、刀具、钻头等工具广泛应用于机械加工、建材、石油开采等领域。目前工业上人造金刚石、立方氮化硼的生产绝大多数采用高温高压静态合成法，提供高温高压条件的设备主要有六面顶和两面顶液压机，将原料装在合成块的合成腔体，顶压机上各个方向的顶锤向中心顶压合成块，在大电流的作用下，造成高温高压状态，使得合成腔体内的原料转化为超硬材料。因此，在相同的温度和压力下，合成材料的产量决定于合成腔体的设计结构是否合理。

这种技术所用的合成块本体是立方体，而其内部合成腔体为圆柱型。圆柱型腔体没有最大限度的应用合成块的空间，限制了产量。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种超硬材料反应室及反应块，用以解决现有技术中合成块内部空间利用效率不高的问题。

为实现上述目的，本实用新型的方案是：一种超硬材料反应室，包括叶蜡石六面体合成块，所述合成块内部具有用于容纳生成超硬材料的原料的腔体，所述腔体两端于所述合成块两相对端面上开口，腔体内壁面设有电阻加热层，所述腔体为方柱状，所述电阻加热层为方筒状。

本实用新型的另一种方案是：一种超硬材料反应块，包括反应室及反应室中的原料，所述反应室包括叶蜡石六面体合成块，所述合成块内部具有用于容纳生成超硬材料的原料的腔体，所述腔体两端于所述合成块两相对端面上开口，腔体内壁面设有电阻加热层，所述腔体为方柱状，所述电阻加热层为方筒状。

本实用新型的反应室，采用方柱状的合成腔体，设方柱状腔体边长为a，如图2，则断面积为S₁=a²，圆柱状腔体的直径为a，如图3，其断面积为S₂=πa²/4，因此S₁/S₂=1.273。由此可知采用方柱状腔体，可使得合成腔体的横断面积增大27.3%，体积相应增加27.3%，这就意味着产量能够提高27.3%，从而最大化设备生产能力，使得相同体积的反应室在同样的工作条件下提高超硬材料的产量。

进一步的，所述电阻加热层内侧还设有垂直于所述方筒轴向的至少一层阻热片，所述阻热片为与所述方筒状电阻加热层形状相吻合的方片状。所述阻热片为金属片或陶瓷片。所述阻热片两侧填充所述原料。

附图说明

图1是反应室结构图；

图2是反应室方柱合成腔体的横端面示意图；

图3是圆柱合成腔体的横断面示意图；

图4是反应块的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。

反应室实施例

如图1所示的一种超硬材料反应室，包括叶蜡石六面体合成块3，合成块3内部的腔体用于容纳原料，通过使腔体内产生高温高压将原料生产超硬材料（人造金刚石和立方氮化硼）。腔体贯通合成块3，两端于合成块3两相对端面上开口，开口处对应安装导电钢圈4（同时起到密封作用）。腔体内壁面设有电阻加热层1，腔体为方柱状，相应的，电阻加热层1为方筒状。

进行生产时，六面顶挤压叶蜡石合成块3，使合成块形变腔体收缩从而产生巨大压力，同时在导电钢圈4上通以电流，电流流过电阻加热层1（采用石墨）产生高温，在高温高压同时作用下，腔体内部原料生产为超硬材料。

反应块实施例1

如图1所示，将合成块3内部空腔填满原料即成为反应块，反应块适于储存，运输，生产时不必现场装填原料，可直接送入顶压机。

反应块实施例2

反应块实施例1的缺点在于，腔体内部不仅存在由外层向内层的热量传导，还存在轴向（方筒状加热层轴向）的温度传导，所以整个腔体内温度分布不均，腔体内中部收两端的温度影响较大，造成中部温度过高。

为了改善轴向温度传导特性，阻隔轴向温度传导而造成温度，在为反应室装填原料形成反应块时，填充一层原料5，然后安装一层阻热片2，接着再填充原料，交替进行。如图3所示阻热片垂直于轴向，共七层，为与电阻加热层1相吻合的方片状。阻热片2为金属片或陶瓷片。阻热片2两侧为原料层5，原料为六方氮化硼及触媒粉末或者石墨及触媒粉末等。阻热片2层数越多，轴向隔热作用越好，实际操作中，阻热片2层数应当综合考虑原料量及反应室尺寸。