[实用新型]可实现光学测试的聚晶金刚石压砧

说明书

本实用新型公开了一种可实现光学测试的聚晶金刚石压砧，属于超硬材料的合成与制备技术领域。可实现光学测试的聚晶金刚石压砧分为两层，一层为中心有锥形通孔的硬质合金层，另一层为聚晶金刚石层中心嵌入了单晶金刚石的复合金刚石层。所述聚晶金刚石中心嵌入了单晶金刚石的复合金刚石层通过高温高压烧结的方法与硬质合金基体层紧密熔融结合在一起，使得中间单晶金刚石部分可以透光，从而可作为光学窗口，实现了对样品进行光学测试与压力测定。本实用新型在解决了传统聚晶金刚石顶砧作为高压压砧时不能进行光学测量的弊端，能够利用中心的可透光的单晶金刚石作为光学窗口，并提高压砧中心范围的强度，提高压砧的使用寿命，获得更高的压力范围。

技术领域

本实用新型属于新型超硬材料的合成与制技术领域，具体涉及一种可实现光学测试的聚晶金刚石压砧。

背景技术

近年来，金刚石对顶砧高压实验技术发展迅速，单晶金刚石作为压砧既可以产生极高的压力也可以通过金刚石进行光学测量，是十分优质的加压材料。但由于单晶金刚石的生产及加工受到技术和成本的限制，很难做大，导致可进行实验的样品量十分微少，更加难以应用到实际生产当中。用聚晶金刚石压砧代替单晶金刚石压砧虽然使实验可达到的最高压力下降，但却可以增加实验样品量，为将实验成果转化为实际应用奠定基础。但一直以来利用聚晶金刚石压砧进行实验存在一技术壁垒，就是聚晶金刚石不透光，无法像单晶金刚石一样对样品腔内的样品进行原位的光学测量。目前利用聚晶金刚石压砧进行的实验大多都局限于电学测量或者用于获得旋转压机实验后的产物，无法对内部样品的压力以及光谱进行原位测量。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种可实现光学测试的聚晶金刚石压砧及其制备方法，旨在解决现有聚晶金刚石压砧由于完全不透光，无法实现光学测试的问题。

本实用新型的技术方案结合附图说明如下：

提供了一种可实现光学测试的聚晶金刚石压砧，其结构由嵌入了单晶金刚石2的聚晶金刚石层3和硬质合金层4组成，通过高温高压烧结处理使硬质合金层4与嵌入了单晶金刚石2的聚晶金刚石层3紧密熔融结合在一起；单晶金刚石2嵌入在聚晶金刚石层3中心，单晶金刚石2的最大平面与硬质合金层4的平面相平行且接触在一起，单晶金刚石2的粒度与聚晶金刚石层3厚度相等，使单晶金刚石2贯穿整个聚晶金刚石层，其上顶面能够与空气接触；硬质合金层4中心开有锥形通孔；

所述硬质合金层4是由WC-Co硬质合金构成。

所述单晶金刚石的粒度(高度)可根据复合片中聚晶金刚石层所需厚度的不同进行调整，一般在1～4mm之间。

所述单晶金刚石2形状不一定规则，只要单晶金刚石2粒度与聚晶金刚石层3的厚度相同即可。

所述硬质合金层4中锥形通孔贯穿硬质合金层，使单晶金刚石2前后均可透光，锥形通孔的角度根据实验需求不同在15°～90°之间。

所述的可实现光学测试的聚晶金刚石压砧的制备方法，其包括以下步骤：

1)制备预烧结体：将聚晶金刚石微粉装入到第一金属杯中，聚晶金刚石微粉的量应控制在其经过高温高压烧结后得到成品的厚度大于单晶金刚石的粒度。用模具在装好的聚晶金刚石微粉正中心处压出一个与单晶金刚石大小一致的凹槽。将单晶金刚石放入凹槽，保持单晶金刚石的最大平面在最上方。用平头模具再次将聚晶金刚石微粉与单晶金刚石压实，转动模具使聚晶金刚石微粉包裹住形状不规则的单晶金刚石，仅留单晶金刚石的最大平面暴露在外面，使其与压实的聚晶金刚石微粉处于同一平面上。接着将硬质合金基体装入到第一金属杯中。最后扣上第二和第三金属杯，得到装配好的金属杯组件。将装配好的金属杯组件在550～650℃、真空度为10^-1～10^-3Pa的条件下进行真空净化2小时，得到金刚石压砧预烧结体。