UA55211C2 - Apparatus for creating of high pressure and temperature - Google Patents

Apparatus for creating of high pressure and temperature Download PDF

Info

Publication number
UA55211C2
UA55211C2 UA2002076029A UA2002076029A UA55211C2 UA 55211 C2 UA55211 C2 UA 55211C2 UA 2002076029 A UA2002076029 A UA 2002076029A UA 2002076029 A UA2002076029 A UA 2002076029A UA 55211 C2 UA55211 C2 UA 55211C2
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
high pressure
couplings
avt
container
diameter
Prior art date
Application number
UA2002076029A
Other languages
Ukrainian (uk)
Inventor
Ivan Oleksandrovych Borymskyi
Original Assignee
Bakul Inst For Superhard Mater
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bakul Inst For Superhard Mater filed Critical Bakul Inst For Superhard Mater
Priority to UA2002076029A priority Critical patent/UA55211C2/en
Priority to RU2003122043/15A priority patent/RU2240180C1/en
Publication of UA55211C2 publication Critical patent/UA55211C2/en

Links

Landscapes

  • Press Drives And Press Lines (AREA)
  • Pressure Vessels And Lids Thereof (AREA)
  • Devices For Use In Laboratory Experiments (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

Apparatus for creating of high pressure and temperature contains two matrices with central hollows on the edges turned to each other, a container mounted in the hollows for positioning the models and a clutch, which encloses the container. The volume of clutch (Vc) is selected taking into account the diameter of hollow. Invention ensures the reduction of effort required for creation of assigned high pressure, and it also reduces the consumption of material, from which are manufactured the clutches.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до апаратів для створення високого тиску і температури (АВТ) і може бути використаний для синтезу надтвердих матеріалів, таких як алмаз, кубічний нітрид бору, а також для спікання полікристалів на їх основі.The invention relates to devices for creating high pressure and temperature (AVT) and can be used for the synthesis of superhard materials, such as diamond, cubic boron nitride, as well as for the sintering of polycrystals based on them.

Відомий АВТ, який містить дві співвісно встановлені матриці з центральними заглибленнями на звернутих один до одного торцях, встановлений в заглибленнях контейнер для розміщення зразків (при синтезі надтвердих матеріалів - реакційна шихта), і муфту, що охоплює контейнер (Патент Великобританії Мо1325040 кл. В ІХ, 70 19704). Для виготовлення муфти використовують пористо-пластичні матеріали, такі як поролон, пориста резина та інші. Завдяки наявності муфти зменшується величина зусилля пресу, яке необхідно прикласти до АВТ для створення в ньому заданого високого тиску. Крім того забезпечується рівномірна пружно-пластична деформація контейнера при його стисканні, що забезпечує стабільність при створенні високого тиску при робочих циклах.The well-known AVT, which contains two coaxially installed matrices with central depressions on the ends facing each other, a container for placing samples installed in the depressions (in the synthesis of superhard materials - a reaction charge), and a coupling covering the container (British Patent Mo1325040 cl. IN THEM , 70 19704). For the manufacture of the coupling, porous plastic materials are used, such as foam rubber, porous rubber, and others. Due to the presence of the clutch, the amount of press force that must be applied to the AVT in order to create the specified high pressure in it is reduced. In addition, uniform elastic-plastic deformation of the container during its compression is ensured, which ensures stability when high pressure is created during work cycles.

Незважаючи на вказані переваги, величина зусилля, необхідного для створення високого тиску, залишається 19 порівняно великою.Despite these advantages, the amount of effort required to create high pressure remains 19 relatively large.

Відомий також найбільш близький за технічною суттю до винаходу АВТ, що містить дві матриці з центральними заглибленням на звернутих один до одного торцях, встановлений в заглибленнях контейнер для розміщення зразків, і муфту, що охоплює контейнер, відмінністю якого від вказаного вище пристрою є те, що в ньому для виготовлення муфти використовують пружно-пластичні матеріали, такі як вініпласт, капрон, кабельний пластикат та інші (Авт. св. СРСР Мо745055, МПК2ВО113/06, заявлено 28.07.75р.|. Використання для виготовлення муфт пружно-пластичних матеріалів, які характеризуються більшою механічною міцністю в порівнянні з пористо-пластичними матеріалами, дозволяє зменшити на 8-10 95 зусилля пресу, необхідне для створенні високого тиску в АВТ.Also known is the closest in technical essence to the invention of AVT, which contains two matrices with central recesses on the ends facing each other, a container for placing samples installed in the recesses, and a coupling covering the container, the difference of which from the above device is that in it, elastic-plastic materials are used for the manufacture of couplings, such as viniplast, kapron, cable plastic and others (Authority of the USSR Mo745055, МПК2ВО113/06, declared on 07.28.75. The use of elastic-plastic materials for the manufacture of couplings, which are characterized by greater mechanical strength compared to porous-plastic materials, allows to reduce by 8-10 95 the force of the press, necessary for creating high pressure in AVT.

Завдяки зменшенню зусилля пресу зменшується величина пластичної деформації матриць, що підвищує с стабільність при створенні високого тиску при багаторазовому навантаженні АВТ, яке має місце при синтезі Ге) надтвердих матеріалів.Due to the reduction of the force of the press, the amount of plastic deformation of the matrices decreases, which increases the stability when creating high pressure during repeated loading of the AVT, which occurs during the synthesis of superhard materials.

Як показав проведений нами аналіз, в науково-технічній літературі відсутні дослідження по впливу геометричних параметрів муфт АВТ на величину зусилля, необхідного для створення високого тиску, а також відсутні відповідні обгрунтовані рекомендації по їх вибору. Слід відмітити, що геометричні параметри муфт у -- відомих АВТ на практиці вибирають виходячи здебільшого з конструктивних міркувань, керуючись тим, щоб «- забезпечити необхідні технологічні вимоги при виготовлені муфт та зручність при складанні пристрою.As our analysis showed, there are no studies in the scientific and technical literature on the influence of the geometric parameters of AVT couplings on the amount of effort required to create high pressure, and there are also no relevant reasonable recommendations for their selection. It should be noted that the geometrical parameters of couplings in known AVTs are chosen in practice based mostly on constructive considerations, guided by the fact that "- to ensure the necessary technological requirements when manufacturing couplings and convenience when assembling the device.

Слід відмітити, що в даний час для синтезу надтвердих матеріалів використовуються АВТ з діаметром с заглиблень в матрицях від 20 до вОмм, муфти яких виготовляють переважно із кабельного пластикату. ТаквАВТ (З з діаметром заглиблень 20мм використовують муфти з об'ємом 1250мм?, з діаметром заглиблень ЗБмм ю використовують муфти з об'ємом 1720мм", з діаметром заглиблень 55мм використовують муфти з об'ємом 14300мм3 і з діаметром заглиблень 8ВОмм використовують муфти з об'ємом 19200мм3.It should be noted that currently, for the synthesis of superhard materials, AVTs with a diameter of indentations in matrices from 20 to 100 mm are used, the couplings of which are made mainly of cable plastic. TakvAVT (with a diameter of recesses of 20mm, couplings with a volume of 1250mm are used, with a diameter of recesses of ЗBmm, and couplings with a volume of 1720mm are used, with a diameter of recesses of 55mm, couplings with a volume of 14300mm3 are used, and with a diameter of recesses of 8ВОmm, couplings with a volume of with a volume of 19200 mm3.

Проведені нами експериментальні дослідження відомих АВТ, які використовуються в промисловості для синтезу надтвердих матеріалів, показали, що геометричні параметри муфт не є оптимальними. Використання « таких муфт призводить до збільшення зусилля, необхідного для створення в АВТ заданого високого тиску, а у 2 с випадках, коли геометричні параметри муфт перевищують оптимальні, додатково збільшуються витрати матеріалу, з якого виготовляють муфти. :з» Слід відмітити, що складність процесу створення високого тиску в АВТ, який включає пружно-пластичну деформацію та стискання різнорідних за своїми механічними властивостями матеріалів, не дозволяє за допомогою математичних розрахунків оптимізувати розміри муфт та інших деталей пристрою без використання г результатів експериментальних досліджень.Our experimental studies of well-known AVTs, which are used in industry for the synthesis of superhard materials, showed that the geometric parameters of the couplings are not optimal. The use of such couplings leads to an increase in the effort required to create a given high pressure in the AVT, and in 2s cases when the geometric parameters of the couplings exceed the optimal ones, the consumption of the material from which the couplings are made additionally increases. :z» It should be noted that the complexity of the process of creating high pressure in AVT, which includes elastic-plastic deformation and compression of materials heterogeneous in their mechanical properties, does not allow using mathematical calculations to optimize the dimensions of couplings and other parts of the device without using the results of experimental studies.

В основу винаходу покладено завдання такого вдосконалення АВТ, при якому за рахунок оптимізації о геометричних параметрів муфти заданий тиск в АВТ створюється при мінімальному зусиллі.The basis of the invention is the task of such improvement of AVT, in which due to the optimization of the geometric parameters of the clutch, the specified pressure in the AVT is created with minimal effort.

ГІ Для вирішення поставленого завдання в АВТ, що містить дві матриці з центральними заглибленням на Звернутих один до одного торцях, встановлений в заглибленнях контейнер для розміщення зразків, і муфту, що - охоплює контейнер, згідно з винаходом об'єм муфти (Му) вибирається з урахуванням наступної залежності: -З МмеК ОО», де К-70...150 - коефіцієнт пропорційності, мм;GI To solve the task in the AVT, which contains two matrices with central recesses on the ends facing each other, a container for placing samples is installed in the recesses, and a coupling that covers the container, according to the invention, the volume of the coupling (Mu) is selected from taking into account the following dependence: -Z MmeK OO", where K-70...150 - proportionality coefficient, mm;

О» - діаметр заглиблення, мм. 5Б У випадках, коли об'єм муфти відповідає вказаній вище залежності, тиск в пристрої створюється при мінімальному зусиллі пресу. (Ф. Вказана залежність встановлена в результаті проведених нами експериментальних досліджень всієї гами ка АВТ з діаметром заглиблень від 20 до 8Омм, які використовуються останнім часом для синтезу надтвердих матеріалів. При проведенні досліджень для кожного АВТ виготовляли муфти з різним об'ємом і встановлювали 60 залежність між об'ємом муфти і величиною зусилля, необхідного для створення заданого високого тиску (в нашому випадку створювали тиск 4,05ГПа), що давало можливість визначити оптимальний об'єм муфти.O" - diameter of recess, mm. 5B In cases where the volume of the coupling corresponds to the dependence indicated above, the pressure in the device is created with minimal press effort. (F. The indicated dependence was established as a result of our experimental studies of the entire range of AVT with the diameter of recesses from 20 to 8 Ohm, which are used recently for the synthesis of superhard materials. When conducting research, couplings with different volumes were made for each AVT and a 60 dependence was established between the volume of the clutch and the amount of effort required to create a given high pressure (in our case, a pressure of 4.05 GPa was created), which made it possible to determine the optimal volume of the clutch.

Приведені дослідження показали, що залежність між об'ємом муфти та величиною зусилля, необхідного для створення високого тиску в АВТ, є екстремальною для всіх досліджених пристроїв. Так, по мірі збільшення об'єму муфти, зусилля, необхідне для створення високого тиску, спочатку зменшується, досягаючи мінімального б5 Значення, після чого його величина зростає.The cited studies showed that the relationship between the volume of the coupling and the amount of effort required to create high pressure in the AVT is extreme for all the devices studied. Thus, as the volume of the clutch increases, the effort required to create high pressure initially decreases, reaching the minimum b5 value, after which its value increases.

АВТ запропонованої конструкції показано на рисунку (Фіг.).AVT of the proposed design is shown in the figure (Fig.).

АВТ складається з двох матриць 1 з центральними заглибленнями діаметром О з, в яких встановлено контейнер 2. В отворі контейнера 2 розміщено зразок З (при синтезі надтвердих матеріалів - реакційна шихта), а навколо контейнера 2 встановлено муфту 4 із пружно-пластичного матеріалу. Для забезпечення міцності матриць 1 при створенні в АВТ високого тиску, вони запресовані в стальні кільця 5. Матриці 1 АВТ звичайно виготовляють з твердих сплавів та інструментальних сталей. Для виготовлення контейнерів 2 використовують електро- і теплоізоляційні матеріали, такі як вапняк, пірофіліт, тальк та різні суміші на їх основі. Для виготовлення муфт 4 використовують пружно-пластичні матеріали, такі як вініпласт, поліетилен, кабельний пластикат ти інші. 70 АВТ працює таким чином.The AVT consists of two matrices 1 with central recesses with a diameter of О z, in which a container 2 is installed. In the opening of the container 2, a sample C is placed (in the synthesis of superhard materials - a reaction charge), and a coupling 4 made of elastic-plastic material is installed around the container 2. To ensure the strength of the matrices 1 when creating high pressure in the AVT, they are pressed into steel rings 5. The AVT matrices 1 are usually made of hard alloys and tool steels. Electrical and thermal insulation materials such as limestone, pyrophyllite, talc and various mixtures based on them are used to manufacture containers 2. For the manufacture of couplings 4, elastic-plastic materials are used, such as vinyl plastic, polyethylene, cable plastic and others. 70 AVT works like this.

Для створення високого тиску АВТ встановлюють в прес (на малюнку умовно не показаний) і стискають зусиллям заданої величини. При цьому матриці 1 в свою чергу стискають контейнер 2 із зразком 3. Частина матеріалу контейнера 2 при стисканні видавлюється в зазор між матрицями 1, утворюючи ущільнюючу прокладку. Прокладка утримує високий тиск, який створюється в порожнині, утвореній заглибленнями в /5 матрицях 1. Рівномірність формування ущільнюючої прокладки забезпечується муфтою 4. Після створення високого тиску нагрівають зразок З до заданої величини, пропускаючи через нього електричний струм на протязі часу, необхідного для проведення експерименту. Після завершення експерименту відключають електричний струм, зменшують зусилля пресу, проводять заміну контейнера 2 із зразком З і муфти 4 і експеримент повторюють.To create high pressure, the AVT is installed in a press (not shown in the figure) and compressed with a force of a given value. At the same time, the matrices 1 in turn compress the container 2 with the sample 3. Part of the material of the container 2 when compressed is squeezed into the gap between the matrices 1, forming a sealing gasket. The gasket maintains high pressure, which is created in the cavity formed by recesses in /5 matrices 1. The uniformity of the formation of the sealing gasket is ensured by the coupling 4. After the high pressure is created, sample C is heated to a given value, passing an electric current through it during the time required for conducting the experiment . After the experiment is completed, the electric current is turned off, the force of the press is reduced, container 2 with sample C and coupling 4 are replaced, and the experiment is repeated.

Розглянемо приклади практичного використання винаходу.Let's consider examples of practical use of the invention.

Приклад 1. В АВТ з діаметром заглиблень 20мм при синтезі алмазів та кубічного нітриду бору використовувалися муфти 4 із кабельного пластикату, для яких коефіцієнт К дорівнював 62,5мм . Використання муфт 4 у відповідності з винаходом, для яких К дорівнює 7Омм2, дозволило зменшити зусилля пресу при синтезі в середньому на 495. ГаExample 1. In AVT with a diameter of recesses of 20 mm, during the synthesis of diamonds and cubic boron nitride, couplings 4 made of cable plastic were used, for which the coefficient K was equal to 62.5 mm. The use of couplings 4 in accordance with the invention, for which K is equal to 7Ωm2, made it possible to reduce the force of the press during synthesis by an average of 495. Ha

Приклад 2. В АВТ з діаметром заглиблень З5мм при синтезі алмазів використовувалися муфти 4 із кабельного пластикату, для яких коефіцієнт К дорівнював 49мм 27. Використання муфт 4 у відповідності з о винаходом, для яких К дорівнює 98мм, дозволило зменшити зусилля пресу при синтезі в середньому на 895.Example 2. In the AVT with a diameter of recesses 35 mm, couplings 4 made of cable plastic were used for the synthesis of diamonds, for which the coefficient K was equal to 49 mm 27. The use of couplings 4 in accordance with the invention, for which K is equal to 98 mm, made it possible to reduce the force of the press during synthesis on average on 895.

Приклад 3. В АВТ з діаметром заглиблень 55мм при синтезі алмазів використовувалися муфти 4 із кабельного пластикату, для яких коефіцієнт К дорівнював 2бО0мм 7. Використання муфт 4 у відповідності з -- винаходом, для яких К дорівнює 12З3мм 7, дозволило зменшити зусилля пресу при синтезі в середньому на 590 ч при одночасному зменшенні витрат матеріалу контейнера на 5396.Example 3. In AVT with a diameter of recesses of 55 mm, couplings 4 made of cable plastic were used for the synthesis of diamonds, for which the coefficient K was equal to 2бО0mm 7. The use of couplings 4 in accordance with the invention, for which K is equal to 12З3mm 7, made it possible to reduce the force of the press during synthesis on average by 590 hours while simultaneously reducing container material consumption by 5396.

Приклад 4. В АВТ з діаметром заглиблень 8О0мм при синтезі алмазів використовувалися муфти 4 із с кабельного пластикату, для яких коефіцієнт К дорівнював 240мм 2. Використання муфт 4 у відповідності з юю винаходом, для яких К дорівнює 150мм 27, дозволило зменшити зусилля пресу при синтезі в середньому на 790 ю при одночасному зменшенні витрат матеріалу контейнера на 3796.Example 4. In the AVT with the diameter of recesses 8О0mm, couplings 4 made of cable plastic were used for the synthesis of diamonds, for which the coefficient K was equal to 240mm 2. The use of couplings 4 in accordance with the invention, for which K is equal to 150mm 27, made it possible to reduce the force of the press during synthesis on average by 790 yu with a simultaneous reduction in container material consumption by 3796.

Приклад 5. В АВ Т з діаметром заглиблень 55мм при синтезі алмазів використовувалися муфти 4 із поліетилену, для яких коефіцієнт К дорівнював 2б60мм 2, Використання муфт 4 у відповідності з винаходом, для яких К дорівнює 123мм?, дозволило зменшити зусилля пресу при синтезі в середньому на З 95 при одночасному « 70 зменшенні витрат матеріалу контейнера на 5395. - с Як видно з представлених матеріалів, для АВТ відомої конструкції значення коефіцієнту К знаходиться за й межами встановленого нами шляхом експеріментів діапазону. "» 13 4 гExample 5. In AV T with a diameter of recesses of 55 mm, couplings 4 made of polyethylene were used for the synthesis of diamonds, for which the coefficient K was equal to 2b60 mm 2. The use of couplings 4 in accordance with the invention, for which K is equal to 123 mm?, made it possible to reduce the force of the press during synthesis on average on Z 95 with a simultaneous « 70 reduction of container material consumption by 5395. - s As can be seen from the presented materials, for AVT of a known design, the value of the coefficient K is outside and beyond the range established by us through experiments. "» 13 4 g

ІAND

«Ж"Zh

Фо Корса з я КИ АД пз 5 що ща ДАДАДХ саFo Korsa with I KI AD pz 5 what shcha DADADH sa

Claims (1)

Формула винаходуThe formula of the invention Ф) Апарат для створення високого тиску і температури, що містить дві матриці з центральними заглибленнями ка на звернутих один до одного торцях, встановлений в заглибленнях контейнер для розміщення зразків і муфту,Ф) Apparatus for creating high pressure and temperature, containing two matrices with central depressions ka on the ends facing each other, a container for placing samples and a coupling is installed in the depressions, що обхоплює контейнер, який відрізняється тим, що об'єм муфти (Мм) вибирається з урахуванням наступної бр залежності:that embraces the container, which differs in that the volume of the coupling (Mm) is selected taking into account the following dependence: МтАКк"О»з, деMtAKk"O"z, where К- 70...150 - коефіцієнт пропорційності, мм;K- 70...150 - proportionality factor, mm; О» - діаметр заглиблення, мм.O" - diameter of recess, mm. 65 Офіційний бюлетень "Промислоава власність". Книга 1 "Винаходи, корисні моделі, топографії інтегральних мікросхем", 2005, М 8, 15.08.2005. Державний департамент інтелектуальної власності Міністерства освіти і65 Official Bulletin "Industrial Property". Book 1 "Inventions, useful models, topographies of integrated microcircuits", 2005, M 8, 15.08.2005. State Department of Intellectual Property of the Ministry of Education and
UA2002076029A 2002-07-19 2002-07-19 Apparatus for creating of high pressure and temperature UA55211C2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UA2002076029A UA55211C2 (en) 2002-07-19 2002-07-19 Apparatus for creating of high pressure and temperature
RU2003122043/15A RU2240180C1 (en) 2002-07-19 2003-07-18 Apparatus for creation of high-pressure and temperature

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UA2002076029A UA55211C2 (en) 2002-07-19 2002-07-19 Apparatus for creating of high pressure and temperature

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA55211C2 true UA55211C2 (en) 2005-08-15

Family

ID=34311648

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UA2002076029A UA55211C2 (en) 2002-07-19 2002-07-19 Apparatus for creating of high pressure and temperature

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2240180C1 (en)
UA (1) UA55211C2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2321449C2 (en) * 2005-11-28 2008-04-10 Федеральное государственное учреждение "Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов" (ФГУ ТИСНУМ) High-pressure and high temperature device
RU2343969C2 (en) * 2006-08-28 2009-01-20 Федеральное государственное учреждение "Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов" (ФГУ ТИСНУМ) High-pressure high-temperature device

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT305208B (en) * 1970-05-12 1973-02-12 Uk Ni Kt I Sint Sverkhtverdykh Arrangement for high pressure / high temperature generation
US3695797A (en) * 1970-08-26 1972-10-03 Uk Ni Konshuktorsko T I Sint S Method and device for providing high pressure and high temperature

Also Published As

Publication number Publication date
RU2003122043A (en) 2005-01-10
RU2240180C1 (en) 2004-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES493407A0 (en) IMPROVEMENTS INTRODUCED IN THE MANUFACTURE AND STRUCTURE OF HEATING BODIES
US3061877A (en) High-pressure die
US4240780A (en) Equipment for sintering under pressure
US5244368A (en) High pressure/high temperature piston-cylinder apparatus
US2847708A (en) Means for making die inserts
UA55211C2 (en) Apparatus for creating of high pressure and temperature
EP0212872B1 (en) Method and apparatus for forming shaped pieces of insulation
US4165355A (en) Method for manufacture of a substantially mechanically isotropic ceramic composite structure
JPH0225719B2 (en)
EA005325B1 (en) Method for molding articles from powder materials and die mold therefor
CN101870179B (en) Constant-temperature pressure head of carbon and electrode press
US4097208A (en) Ultrahigh pressure apparatus for diamond synthesis
US3378622A (en) Method of joining electrode bodies of dissimilar thermal coefficients of expansion
CN208320741U (en) A kind of coated structure of diamond synthesizing graphite column
SU799960A1 (en) Injection mould for hot forming of powder materials
US3746484A (en) Apparatus for developing high pressure and high temperature
JPS6271531A (en) Ultrahigh pressure and high temperature generator
JPS6096333A (en) How to hold a cylindrical container
JPH068266A (en) Spiral powder compression molding and its manufacturing method
JP4762900B2 (en) Carbon cylindrical container
CN109939616B (en) A kind of polycrystalline catheter and preparation method thereof
JPH0687674A (en) Clad fine material and production thereof
CA1049299A (en) Ultrahigh pressure apparatus
SU1205998A1 (en) Arrangement for taper compacting of flat powder blanks
SU705288A1 (en) High-pressure piston piezometer