本發(fā)明屬于超硬材料制備，具體地說是用于八面體壓腔靜高壓裝置的二級碳化鎢壓砧及制備方法。

背景技術(shù)：

1、國內(nèi)八面體壓腔靜高壓裝置是基于國產(chǎn)六面頂壓機的一級壓腔獨立自主研發(fā)的二級高壓裝置，六面頂壓機一級壓腔最高壓力和溫度都較低，壓力普遍在5.5gpa左右，常用于金剛石、立方氮化硼等單晶材料的生產(chǎn)，而具有高性能的聚晶金剛石、聚晶立方氮化硼等材料生產(chǎn)所需溫度壓力相對更高，一級壓腔無法滿足其生產(chǎn)要求。

2、碳化鎢壓砧是高壓裝置將高溫高壓傳遞至合成材料的中間載體，是其關(guān)鍵核心部件，目前，高性能碳化鎢壓砧大部分仍依賴進口，尤其是超高壓(35gpa以上)關(guān)鍵技術(shù)所需的高性能二級低鈷碳化鎢壓砧更是長期受制于國外。

3、公開號為cn117465052a的一項中國專利公開了超高壓裝置中基于碳化鎢硬質(zhì)合金的一級壓砧，所述一級壓砧含有頂面與二級壓砧接觸的砧臺，所述砧臺的制作材料為含鈷碳化鎢硬質(zhì)合金。二級大腔體靜高壓裝置使用本發(fā)明所述含鈷碳化鎢硬質(zhì)合金一級壓砧與使用鋼制一級壓砧相比，極限壓力和加載效率大幅度提高，極限壓力與二級壓砧尺寸的邊長消耗比大幅度降低，單次實驗或生產(chǎn)的原料費用大幅度降低，運行的穩(wěn)定性更好。

4、上述技術(shù)中，由于鈷含量高，以及壓砧碳含量沒有精確控制，造成二級壓砧的極限壓力低，可能高壓下砧面性能不足，導致砧面產(chǎn)生塑性形變，從而損害系統(tǒng)的壓力發(fā)生效率和運行穩(wěn)定性；wc晶粒尺寸沒有合理控制，很難實現(xiàn)高溫高壓甚至超高壓的情況。

5、為此，本發(fā)明提供用于八面體壓腔靜高壓裝置的二級碳化鎢壓砧及制備方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了彌補現(xiàn)有技術(shù)的不足，解決背景技術(shù)中所提出的至少一個技術(shù)問題。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：本發(fā)明所述的用于八面體壓腔靜高壓裝置的二級碳化鎢壓砧，包括：

3、砧面；

4、砧臺；

5、安裝座；

6、所述安裝座和砧臺設(shè)為一體化結(jié)構(gòu)；所述安裝座和砧臺均采用碳化鎢硬質(zhì)合金材料，其中碳化鎢的晶粒尺寸小于0.5μm；所述碳化鎢硬質(zhì)合金材料中含有鈷材料，所述鈷材料的質(zhì)量分數(shù)為0.2％～1％；所述砧面采用幾何設(shè)計，所述砧面的極限壓力大于35gpa；所述砧臺采用氣壓正碳燒結(jié)法，其中燒結(jié)溫度為1500～1700℃。

7、優(yōu)選的，用于八面體壓腔靜高壓裝置的二級碳化鎢壓砧制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

8、s1：采用超wc粉末為主要原料，加入少量co、抑制劑、添加劑采用球磨設(shè)備進行球磨；

9、s2：利用惰性氣體噴霧干燥造粒得到粒子均勻的混合料，通過冷等靜壓工藝壓制成產(chǎn)品坯料；

10、s3：在真空脫蠟燒結(jié)和氣壓正碳燒結(jié)得到燒結(jié)產(chǎn)品；

11、s4：燒結(jié)產(chǎn)品熱處理后進行砧面幾何設(shè)計和精深加工，得到最終產(chǎn)品。

12、優(yōu)選的，所述s2中球磨設(shè)備包括底座；所述底座的頂部固接有兩個固定板；所述固定板上分別通過軸承轉(zhuǎn)動連接有轉(zhuǎn)動軸和安裝軸；所述轉(zhuǎn)動軸的外側(cè)設(shè)有內(nèi)筒和外筒；所述內(nèi)筒的一端設(shè)有換擋機構(gòu)；所述換擋機構(gòu)包括連接桿；所述連接桿的兩端均固接有插接桿，所述轉(zhuǎn)動軸和安裝座的側(cè)壁上均開設(shè)有插接槽，所述插接桿與插接槽配合；靠近連接桿的所述固定板的側(cè)壁上固接有防護殼，所述防護殼內(nèi)固接有第一電動推桿，所述第一電動推桿的輸出端固接有轉(zhuǎn)動塊，所述轉(zhuǎn)動塊通過轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動連接在插接桿上；所述連接桿的兩端外側(cè)壁上固接有第一插塊和第三插塊，所述連接桿的中間外側(cè)壁上固接有第二插塊，所述第一插塊、第二插塊和第三插塊分別套設(shè)在內(nèi)筒和外筒的一端；所述轉(zhuǎn)動軸的外側(cè)壁固接有多個轉(zhuǎn)動桿；所述內(nèi)筒內(nèi)設(shè)有多個磨球，所述內(nèi)筒與外筒之間設(shè)有轉(zhuǎn)動組件。

13、優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)動組件包括固接在內(nèi)筒外側(cè)壁上的外齒環(huán)；所述外筒的內(nèi)側(cè)壁上固接有內(nèi)齒環(huán)；所述外齒環(huán)和內(nèi)齒環(huán)豎直對齊；所述轉(zhuǎn)動軸上通過軸承轉(zhuǎn)動連接有安裝架，所述安裝架的一端通過轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動連接有四個齒輪，所述齒輪的兩側(cè)分別與內(nèi)齒環(huán)和外齒環(huán)嚙合。

14、優(yōu)選的，遠離第一電動推桿的所述固定板上固接有第一電機，所述第一電機的輸出軸通過軸承轉(zhuǎn)動連接在固定板上，且固接有第一轉(zhuǎn)輪；所述轉(zhuǎn)動軸的外側(cè)壁固接有第二轉(zhuǎn)輪，所述第一轉(zhuǎn)輪和第二轉(zhuǎn)輪之間套設(shè)有皮帶。

15、優(yōu)選的，所述內(nèi)筒上通過軸承轉(zhuǎn)動連接有往復絲桿，所述外筒的外側(cè)壁固接有第二電機，所述第二電機的輸出軸貫穿外筒固接在往復絲桿的一端，所述往復絲桿上螺紋連接有環(huán)形刮板。

16、優(yōu)選的，所述內(nèi)筒上固接有兩個導向桿，所述環(huán)形刮板在兩個導向桿上滑動，所述環(huán)形刮板與內(nèi)筒的內(nèi)壁緊密接觸。

17、優(yōu)選的，所述內(nèi)筒上固接有濾板；所述內(nèi)筒上連通固接有料管，所述料管與濾板配合。

18、優(yōu)選的，所述內(nèi)筒的內(nèi)壁上固接有第二電動推桿，所述第二電動推桿的輸出端固接有密封板，所述密封板滑動連接在料管上。

19、優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)動軸的一端固接有第一套管，所述連接桿的一端滑動連接在第一套管內(nèi)；所述安裝軸的一端固接有第二套管，所述連接桿的另一端滑動連接在第二套管內(nèi)。

20、本發(fā)明的有益效果如下：

21、1.本發(fā)明所述的用于八面體壓腔靜高壓裝置的二級碳化鎢壓砧及制備方法，通過控制wc晶粒尺寸小于0.5μm，降低鈷含量，壓砧碳含量精確控制、wc晶粒尺寸控制、粘結(jié)相強韌化、燒結(jié)致密化以及產(chǎn)品組織均勻性控制，采用冷等靜壓成型工藝，提高產(chǎn)品的致密性和內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻性，通過氣壓正碳燒結(jié)方法，平衡燒結(jié)體的碳含量，提高產(chǎn)品的斷裂韌性以及抗熱疲勞性能，延長產(chǎn)品的使用壽命；通過熱處理和冷處理，有效分期并減少產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力，提高其綜合性能；通過砧面幾何設(shè)計，有效提升了八面體壓腔靜高壓裝置壓力發(fā)生效率及穩(wěn)定性，突破35gpa以上的壓力極限，達到36-38gpa。

22、2.本發(fā)明所述的用于八面體壓腔靜高壓裝置的二級碳化鎢壓砧及制備方法，通過第一插塊、第二插塊和第三插塊的配合，開啟第一電動推桿，通過第一電動推桿的輸出端帶動連接桿運動，連接桿運動時，待第三插塊與內(nèi)筒插接配合，第二插塊與外筒插接配合，驅(qū)動轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動，通過轉(zhuǎn)動軸帶動連接桿轉(zhuǎn)動，通過連接桿帶動第三插塊運動，通過第三插塊帶動內(nèi)筒轉(zhuǎn)動，內(nèi)筒轉(zhuǎn)動過程中，磨球?qū)α戏圻M行球磨；一段時間后第一電動推桿收縮，待第二插塊與內(nèi)筒插接配合，第一插塊與外筒插接配合，驅(qū)動轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動，通過轉(zhuǎn)動軸帶動連接桿轉(zhuǎn)動，通過連接桿帶動第一插塊運動，通過第一插塊帶動外筒轉(zhuǎn)動，外筒帶動內(nèi)齒環(huán)轉(zhuǎn)動，通過內(nèi)齒環(huán)帶動齒輪轉(zhuǎn)動，通過齒輪帶動外齒環(huán)反向轉(zhuǎn)動，通過外齒環(huán)帶動內(nèi)筒反向轉(zhuǎn)動，在反向過程中，破壞磨球和料粉原有的離心力，料粉在內(nèi)筒中散開，增加磨球與料粉的接觸面積，反復操作幾次，實現(xiàn)快速充分磨料的功能

技術(shù)特征：

1.用于八面體壓腔靜高壓裝置的二級碳化鎢壓砧，包括：

2.用于八面體壓腔靜高壓裝置的二級碳化鎢壓砧制備方法，適用于權(quán)利要求1所述的用于八面體壓腔靜高壓裝置的二級碳化鎢壓砧，其特征在于：所述制備方法包括以下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于八面體壓腔靜高壓裝置的二級碳化鎢壓砧制備方法，其特征在于：所述s2中球磨設(shè)備包括底座(1)；所述底座(1)的頂部固接有兩個固定板(11)；所述固定板(11)上分別通過軸承轉(zhuǎn)動連接有轉(zhuǎn)動軸(4)和安裝軸(45)；所述轉(zhuǎn)動軸(4)的外側(cè)設(shè)有內(nèi)筒(3)和外筒(2)；所述內(nèi)筒(3)的一端設(shè)有換擋機構(gòu)；所述換擋機構(gòu)包括連接桿(44)；所述連接桿(44)的兩端均固接有插接桿(49)，所述轉(zhuǎn)動軸(4)和安裝座的側(cè)壁上均開設(shè)有插接槽，所述插接桿(49)與插接槽配合；靠近連接桿(44)的所述固定板(11)的側(cè)壁上固接有防護殼(42)，所述防護殼(42)內(nèi)固接有第一電動推桿(43)，所述第一電動推桿(43)的輸出端固接有轉(zhuǎn)動塊(410)，所述轉(zhuǎn)動塊(410)通過轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動連接在插接桿(49)上；所述連接桿(44)的兩端外側(cè)壁上固接有第一插塊(48)和第三插塊(482)，所述連接桿(44)的中間外側(cè)壁上固接有第二插塊(481)，所述第一插塊(48)、第二插塊(481)和第三插塊(482)分別套設(shè)在內(nèi)筒(3)和外筒(2)的一端；所述轉(zhuǎn)動軸(4)的外側(cè)壁固接有多個轉(zhuǎn)動桿(41)；所述內(nèi)筒(3)內(nèi)設(shè)有多個磨球，所述內(nèi)筒(3)與外筒(2)之間設(shè)有轉(zhuǎn)動組件。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于八面體壓腔靜高壓裝置的二級碳化鎢壓砧制備方法，其特征在于：所述轉(zhuǎn)動組件包括固接在內(nèi)筒(3)外側(cè)壁上的外齒環(huán)(31)；所述外筒(2)的內(nèi)側(cè)壁上固接有內(nèi)齒環(huán)(21)；所述外齒環(huán)(31)和內(nèi)齒環(huán)(21)豎直對齊；所述轉(zhuǎn)動軸(4)上通過軸承轉(zhuǎn)動連接有安裝架(51)，所述安裝架(51)的一端通過轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動連接有四個齒輪(5)，所述齒輪(5)的兩側(cè)分別與內(nèi)齒環(huán)(21)和外齒環(huán)(31)嚙合。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于八面體壓腔靜高壓裝置的二級碳化鎢壓砧制備方法，其特征在于：遠離第一電動推桿(43)的所述固定板(11)上固接有第一電機(12)，所述第一電機(12)的輸出軸通過軸承轉(zhuǎn)動連接在固定板(11)上，且固接有第一轉(zhuǎn)輪(13)；所述轉(zhuǎn)動軸(4)的外側(cè)壁固接有第二轉(zhuǎn)輪(15)，所述第一轉(zhuǎn)輪(13)和第二轉(zhuǎn)輪(15)之間套設(shè)有皮帶(14)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于八面體壓腔靜高壓裝置的二級碳化鎢壓砧制備方法，其特征在于：所述內(nèi)筒(3)上通過軸承轉(zhuǎn)動連接有往復絲桿(62)，所述外筒(2)的外側(cè)壁固接有第二電機(63)，所述第二電機(63)的輸出軸貫穿外筒(2)固接在往復絲桿(62)的一端，所述往復絲桿(62)上螺紋連接有環(huán)形刮板(6)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于八面體壓腔靜高壓裝置的二級碳化鎢壓砧制備方法，其特征在于：所述內(nèi)筒(3)上固接有兩個導向桿(61)，所述環(huán)形刮板(6)在兩個導向桿(61)上滑動，所述環(huán)形刮板(6)與內(nèi)筒(3)的內(nèi)壁緊密接觸。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于八面體壓腔靜高壓裝置的二級碳化鎢壓砧制備方法，其特征在于：所述內(nèi)筒(3)上固接有濾板(32)；所述內(nèi)筒(3)上連通固接有料管(7)，所述料管(7)與濾板(32)配合。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于八面體壓腔靜高壓裝置的二級碳化鎢壓砧制備方法，其特征在于：所述內(nèi)筒(3)的內(nèi)壁上固接有第二電動推桿(72)，所述第二電動推桿(72)的輸出端固接有密封板(71)，所述密封板(71)滑動連接在料管(7)上。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于八面體壓腔靜高壓裝置的二級碳化鎢壓砧制備方法，其特征在于：所述轉(zhuǎn)動軸(4)的一端固接有第一套管(46)，所述連接桿(44)的一端滑動連接在第一套管(46)內(nèi)；所述安裝軸(45)的一端固接有第二套管(47)，所述連接桿(44)的另一端滑動連接在第二套管(47)內(nèi)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于超硬材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是用于八面體壓腔靜高壓裝置的二級碳化鎢壓砧及制備方法，包括：砧面；砧臺；底座；所述底座和砧臺設(shè)為一體化結(jié)構(gòu)；通過控制WC晶粒尺寸小于0.5μm，降低鈷含量，壓砧碳含量精確控制、WC晶粒尺寸控制、粘結(jié)相強韌化、燒結(jié)致密化以及產(chǎn)品組織均勻性控制，采用冷等靜壓成型工藝，提高產(chǎn)品的致密性和內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻性，通過氣壓正碳燒結(jié)方法，平衡燒結(jié)體的碳含量，提高產(chǎn)品的斷裂韌性以及抗熱疲勞性能，延長產(chǎn)品的使用壽命；通過熱處理和冷處理，有效分期并減少產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力，提高其綜合性能；通過砧面幾何設(shè)計，有效提升了八面體壓腔靜高壓裝置壓力發(fā)生效率及穩(wěn)定性，突破35GPa以上的壓力極限，達到36?38GPa。

技術(shù)研發(fā)人員：葉惠明,葉少良,諸優(yōu)明,葉戈,葉濤
受保護的技術(shù)使用者：河源正信硬質(zhì)合金有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9