滑塊式超高壓裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型公開了一種滑塊式超高壓裝置，涉及金剛石和立方氮化硼等超硬材料及其制品高壓制備技術(shù)，屬于高壓物理學(xué)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]鉸鏈?zhǔn)搅骓攭簷C通過“擴大液壓缸直徑”能夠獲得大腔體高溫高壓環(huán)境，但是6個液壓源加壓裝置同時加壓將導(dǎo)致“設(shè)備體積大、成本高、設(shè)備極限腔體壓力過低”等若干瓶頸問題，極大地限制了人們對新材料和新現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)。為了解決鉸鏈?zhǔn)搅骓攭簷C因6個液壓源加壓裝置同時加壓導(dǎo)致的“設(shè)備體積大、成本高以及極限腔體壓力低”等若干瓶頸問題，發(fā)明人設(shè)計了滑塊式超高壓裝置，此方面工作未見報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對六面頂高壓技術(shù)存在的頂砧壽命短、極限腔體壓力低、鉸鏈梁易于破損等瓶頸問題，發(fā)明人前期開展了六面頂多級增壓裝置(專利號:201210006204.7)、垂直與旋轉(zhuǎn)復(fù)合加壓式多砧壓機(專利號:201210590703.5)、大腔體多頂砧式超高壓裝置(專利號:201320150267.x)等研宄工作，為頂砧壽命短、極限腔體壓力值低、鉸鏈梁易于破損等瓶頸問題提供了技術(shù)方案。本實用新型的目的在于解決鉸鏈?zhǔn)搅骓攭簷C因6個液壓源加壓裝置同時加壓導(dǎo)致的“設(shè)備體積大、成本高以及極限腔體壓力低”等若干瓶頸問題，從而滿足高壓物理學(xué)、地球物理學(xué)、材料學(xué)以及高壓生物學(xué)領(lǐng)域?qū)Υ笄惑w超高壓技術(shù)的迫切需求。本實用新型的滑塊式超高壓裝置通過滑塊式導(dǎo)向塊對加載方向的轉(zhuǎn)化，以及工控計算機和位移傳感器對單個柱塞運動軌跡的控制，能夠?qū)崿F(xiàn)xyz三個方向同時對樣品施加壓力，從而使樣品腔獲得25-80GPa超高壓環(huán)境；通過在大墊塊上施加低電壓及在高壓腔體內(nèi)添加石墨管等加熱爐，能夠?qū)崿F(xiàn)低電壓大電流加熱，從而使樣品腔獲得1000-3000°C高溫環(huán)境；通過滑塊式超高壓裝置的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)超高壓頂砧對六面體高壓腔體的加壓與電加熱、保壓與保溫以及泄壓與降溫操作。
[0004]為了解決鉸鏈?zhǔn)搅骓攭簷C因6個液壓源加壓裝置同時加壓導(dǎo)致的“設(shè)備體積大、成本高以及極限腔體壓力低”等若干瓶頸問題，本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，結(jié)合【附圖說明】如下:
[0005]—種滑塊式超高壓裝置，主要由高壓頂砧(2)、滑塊式導(dǎo)向塊、單液壓源加壓裝置和機架組成。所述高壓頂砧(2)的砧面對置同軸布置，并固定在滑塊式導(dǎo)向塊上；所述滑塊式導(dǎo)向塊由軸向?qū)驂K(5)和/或側(cè)向滑塊(4)組成，并固定在機架的工作臺面中心；所述單液壓源加壓裝置由I個液壓缸⑶和I個柱塞(7)組成，位于滑塊式導(dǎo)向塊軸線并固定在機架上。
[0006]所述的高壓頂砧2為6個圓柱錐體，其在預(yù)緊鋼環(huán)(3)過盈配合后，分別固定在2個軸向?qū)驂K(5)和4個側(cè)向滑塊⑷上。
[0007]所述的高壓頂砧為6個棱錐體，分別固定在2個軸向?qū)驂K(5)上。
[0008]所述預(yù)緊鋼環(huán)(3)與2個軸向?qū)驂K(5)及4個側(cè)向滑塊(4)為分體結(jié)構(gòu)，各部件過盈裝配。
[0009]所述預(yù)緊鋼環(huán)(3)與4個側(cè)向滑塊(4)為一體結(jié)構(gòu)。
[0010]所述機架結(jié)構(gòu)為四柱式機架(9)或龍門式機架(10)。
[0011]本實用新型的技術(shù)效果:
[0012]本實用新型的滑塊式超高壓裝置通過滑塊式導(dǎo)向塊對加載方向的轉(zhuǎn)化，以及工控計算機和位移傳感器對單個柱塞運動軌跡的控制，能夠?qū)崿F(xiàn)xyz三個方向同時對樣品施加壓力，從而使樣品腔獲得25-80GPa超高壓環(huán)境；通過在大墊塊上施加低電壓及在高壓腔體內(nèi)添加石墨管等加熱爐，能夠?qū)崿F(xiàn)低電壓大電流加熱，從而使樣品腔獲得1000-3000°C高溫環(huán)境；通過滑塊式超高壓裝置的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)超高壓頂砧對六面體高壓腔體的加壓與電加熱、保壓與保溫以及泄壓與降溫操作。本實用新型的滑塊式超高壓裝置操作簡單，制造成本低，可獲得遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)鉸鏈鏈?zhǔn)搅骓攭簷C的極限腔體壓力，能夠滿足高壓物理學(xué)、地球物理學(xué)、材料學(xué)以及高壓生物學(xué)對高壓高溫環(huán)境下物質(zhì)體系的研宄需求，從而促進高壓物理學(xué)、地球物理學(xué)、材料學(xué)以及高壓生物學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)的發(fā)展。
【附圖說明】
[0013]圖la-b是滑塊式超高壓裝置結(jié)構(gòu)示意圖，其中:
[0014]圖1a是滑塊式超高壓裝置的結(jié)構(gòu)三維視圖；
[0015]圖1b是滑塊式超高壓裝置的剖面示意圖。
[0016]圖2a_c是滑塊式導(dǎo)向塊與圓柱錐體頂砧裝配示意圖，其中:
[0017]圖2a是滑塊式導(dǎo)向塊與圓柱錐體頂砧裝配的剖面示意圖；
[0018]圖2b是軸向?qū)驂K與圓柱錐體頂砧裝配的示意圖；
[0019]圖2c是軸向?qū)驂K、側(cè)向滑塊與圓柱錐體頂砧裝配的示意圖。
[0020]圖3a_c是滑塊式導(dǎo)向塊與棱柱錐體頂砧裝配示意圖，其中:
[0021]圖3a是滑塊式導(dǎo)向塊與6個棱柱錐體頂砧裝配的剖面示意圖；
[0022]圖3b是軸向?qū)驂K與I個棱柱錐體頂砧裝配的示意圖；
[0023]圖3c是軸向?qū)驂K與5個棱柱錐體頂砧裝配的示意圖。
[0024]圖4a_c是側(cè)向滑塊與預(yù)緊鋼環(huán)過盈裝配示意圖，其中:
[0025]圖4a是側(cè)向滑塊的結(jié)構(gòu)三維視圖；
[0026]圖4b是預(yù)緊鋼環(huán)的結(jié)構(gòu)三維視圖；
[0027]圖4c是側(cè)向滑塊與預(yù)緊鋼環(huán)過盈裝配后的結(jié)構(gòu)三維視圖。
[0028]圖5a_c是側(cè)向滑塊與高壓頂砧過盈裝配示意圖，其中:
[0029]圖5a是側(cè)向滑塊的結(jié)構(gòu)三維視圖；
[0030]圖5b是高壓頂砧的結(jié)構(gòu)三維視圖；
[0031]圖5c是側(cè)向滑塊與高壓頂砧過盈裝配后的結(jié)構(gòu)三維視圖。
[0032]圖6是采用龍門機架的滑塊式超高壓裝置的結(jié)構(gòu)三維視圖。
[0033]其中:1.樣品腔，2.高壓頂砧，3.預(yù)緊鋼環(huán)，4.側(cè)向滑塊，5.軸向?qū)驂K，6.大墊塊，7.柱塞，8.液壓缸，9.四柱式機架，10.龍門式機架。
【具體實施方式】
[0034]以下結(jié)合附圖所示實施例進一部說明本實用新型的具體內(nèi)容及其實施方式，但本【實用新型內(nèi)容】不僅僅限于附圖所示實施例。
[0035]本實用新型的滑塊式超高壓裝置主要由高壓頂砧2、滑塊式導(dǎo)向塊、單液壓源加壓裝置和機架組成。所述高壓頂砧2的砧面對置同軸布置，并固定在滑塊式導(dǎo)向塊上；所述滑塊式導(dǎo)向塊由軸向?qū)驂K5與側(cè)向滑塊4組成，并固定在機架的工作臺面中心；所述單液壓源加壓裝置由I個液壓缸8和I個柱塞7組成，位于滑塊式導(dǎo)向塊軸線并固定在機架上。高壓頂砧2為6個圓柱錐體，其在預(yù)緊鋼環(huán)3過盈配合后，分別固定在2個軸向?qū)驂K5和4個側(cè)向滑塊4上。當(dāng)然，高壓頂砧2也可以為6個棱錐體，分別固定在2個軸向?qū)驂K5上；棱柱錐體頂砧的采用，省去了預(yù)緊鋼環(huán)3、側(cè)向滑塊4等部件，大幅度地降低了裝置的操作復(fù)雜性及設(shè)備成本。與圓柱錐體過盈裝配的預(yù)緊鋼環(huán)3可以與2個軸向?qū)驂K5及4個側(cè)向滑塊4為分體結(jié)構(gòu)，各部件過盈裝配；也可以與4個側(cè)向滑塊4為一體結(jié)構(gòu)?；瑝K式超高壓裝置的機架結(jié)構(gòu)可以為四柱式機架9，也可以為龍門式機架10，進一步增加滑塊式超高壓裝置的工作窗口，一定程度上解決鉸鏈?zhǔn)搅骓攭簷C工作窗口小的弊病。本實用新型的滑塊式超高壓裝置可以通過滑塊式導(dǎo)向塊實現(xiàn)加載方向的轉(zhuǎn)化，將軸向加載轉(zhuǎn)換為xyz三個方向同時對樣品施加壓力；通過工控計算機和位移傳感器對單個柱塞運動軌跡的控制，能夠?qū)崿F(xiàn)液壓加壓裝置的精確控制，從而使樣品腔獲得超高壓環(huán)境；通過在大墊塊上施加低電壓及在高壓腔體內(nèi)添加石墨管等加熱爐，能夠?qū)崿F(xiàn)低電壓大電流加熱，從而使樣品腔獲得高溫環(huán)境；通過滑塊式超高壓裝置的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)超高壓頂砧對六面體高壓腔體的加壓與電加熱、保壓與保溫以及泄壓與降溫