[发明专利]包含莫来石或莫来石多形体的容器元件及其组件以及其制造和使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于压力容器组件的容器元件，特别但不排除地涉及超高压条件下容纳物质的容器元件，包含该容器元件的压力容器组件，及其制造和使用方法。

背景技术

美国专利号6,338,754公开了一种由滑石粉和石榴石粉的组合物制造的合成垫圈材料。

美国专利号5,858,525公开的合成垫片材料包括大量粘土矿物粉末和少量至少一种硬质材料粉末。粘土矿物粉末润滑性良好，可在高压压力机内流动，硬质材料粉末硬度较粘土矿物粉末大，可延缓粘土矿物流速，并在高压压力机中的压制过程中形成垫片密封。

一种名为叶腊石的开采的矿物质包括铝硅酸盐氢氧化物(Al₂Si₄O₁₀(OH))，目前用于制作耐受超高压高温的密封容器。然而，合适的矿产资源有限，且叶腊石在超高压和/或高温下会发生相变。

因此，需要容器元件及容器组件（特别但不排除地用于在超高压下容纳物质），该容器元件及容器组件包括在高压下以及在高压高温条件下相变相对小的材料。

发明内容

从第一方面来看，本发明提供了一种包括莫来石和/或莫来石多形体的用于压力容器组件的容器元件。这种压力容器组件用于高压贮存固体或液体物质。

本发明设想了不同的组合和排列，以下列举的例子是非限制性的且非穷举的。

容器元件可以包含重量比最少约10%的莫来石。容器元件可以包括重量比最多约90%或最多约60%的莫来石。

容器元件可以包含滑石、和/或高岭石、和/或蓝晶石、和/或高岭石或蓝晶石多形体和粘结材料。容器元件可以包含重量比至少约5%或至少约10%的硅胶或玻璃相。容器元件可以包含重量比最多约15%或10%的二氧化硅、硅酸盐化合物或其他玻璃相，或者也可以基本上不含硅酸盐化合物。

容器元件可以包含包括重量比最少约20%的滑石、至少约%10的莫来石和/或至少约5%的蓝晶石的复合材料。

容器元件可基本上不含碳酸镁或碳酸镁的前体材料。

压力容器组件可以适用于在环境温度或高温时在超高压条件下容纳固体或液体物质。根据本发明，容器元件将先于超高压应用之前。

容器元件可以包括压力容器器皿（压力容器组件的一些示例布置可包括多个压力容器器皿），和/或容器元件可包括压力密封元件。容器元件可包括（或是）密封元件（或垫片）、绝热元件和/或电绝缘元件。

容器元件可用于产生超高压或在超高压容纳物质的容器组件。容器组件可用于在至少约1GPa、约5GPa、约7GPa、约8Gpa或约10GPa压力下容纳物质。容器组件可在压力最低为约1GPa、温度最低为约1000或最低约2000℃下容纳物质。容器组件可以包括（或是）用于容纳超硬材料的合成或烧结反应的、并配置为用于超高压炉的器皿。示例容器元件可以适于与用于在超高压条件下容纳液体或固体物质的带式、立方体式、四面体式、沃克式（Walker type）或其它形式的超高压设备一起使用。

容器元件含有具有第一内摩擦的第一硬质材料晶粒和具有第二内摩擦的第二硬质材料晶粒。第二硬质材料可以与第一硬质材料不同相。第二材料可促进容器元件的可塑性、操作性和/或可加工性。第二材料还可促进在超高压和/或最低约900℃的高温时的塑性、流动性和/或压力传递。容器元件可以包含包括氧化镁、氧化铝和硅酸盐化合物的堇青石。第一材料包括莫来石。

从第二方面来看，本发明提供了一种在超高压条件下容纳固体或液体物质的容器组件（组装或未组装），其包括根据本发明的容器元件。容器组件可为带式超高压压力机、立方体式超高压压力机、四面体式超高压压力机、沃克式（Walker type）压力机系统或其他类型的超高压压力机系统。

容器组件可以包括垫片。容器组件可以包括用于容纳超硬材料合成或烧结反应坯块的器皿。容器组件可包括包含腔室的压力设备，该腔室用于容纳包含根据本发明容器元件的密封舱。

从第三方面来看，本发明提供了一种让物体耐受超高压高温的方法，该方法包括将物体组装到构造成用于容纳物体并插入超高压炉设备的腔室内的密封舱，其中密封舱包括根据本发明的容器元件。