[實用新型]可實現光學測試的聚晶金剛石壓砧

有效

• 申請號: 201821275384.8
• 申請日: 2018-08-09
• 公開（公告）號: CN208786353U
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: 馬艷章;武曉鑫;許洪新;劉旭輝
• 申請（專利權）人: 吉林師范大學
• 主分類號: B01J3/06
• 分類號: B01J3/06
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 李泉宏

本實用新型公開了一種可實現光學測試的聚晶金剛石壓砧，屬于超硬材料的合成與制備技術領域。可實現光學測試的聚晶金剛石壓砧分為兩層，一層為中心有錐形通孔的硬質合金層，另一層為聚晶金剛石層中心嵌入了單晶金剛石的復合金剛石層。所述聚晶金剛石中心嵌入了單晶金剛石的復合金剛石層通過高溫高壓燒結的方法與硬質合金基體層緊密熔融結合在一起，使得中間單晶金剛石部分可以透光，從而可作為光學窗口，實現了對樣品進行光學測試與壓力測定。本實用新型在解決了傳統聚晶金剛石頂砧作為高壓壓砧時不能進行光學測量的弊端，能夠利用中心的可透光的單晶金剛石作為光學窗口，并提高壓砧中心范圍的強度，提高壓砧的使用壽命，獲得更高的壓力范圍。

技術領域

本實用新型屬于新型超硬材料的合成與制技術領域，具體涉及一種可實現光學測試的聚晶金剛石壓砧。

背景技術

近年來，金剛石對頂砧高壓實驗技術發展迅速，單晶金剛石作為壓砧既可以產生極高的壓力也可以通過金剛石進行光學測量，是十分優質的加壓材料。但由于單晶金剛石的生產及加工受到技術和成本的限制，很難做大，導致可進行實驗的樣品量十分微少，更加難以應用到實際生產當中。用聚晶金剛石壓砧代替單晶金剛石壓砧雖然使實驗可達到的最高壓力下降，但卻可以增加實驗樣品量，為將實驗成果轉化為實際應用奠定基礎。但一直以來利用聚晶金剛石壓砧進行實驗存在一技術壁壘，就是聚晶金剛石不透光，無法像單晶金剛石一樣對樣品腔內的樣品進行原位的光學測量。目前利用聚晶金剛石壓砧進行的實驗大多都局限于電學測量或者用于獲得旋轉壓機實驗后的產物，無法對內部樣品的壓力以及光譜進行原位測量。

發明內容

鑒于上述現有技術的不足，本實用新型的目的在于提供一種可實現光學測試的聚晶金剛石壓砧及其制備方法，旨在解決現有聚晶金剛石壓砧由于完全不透光，無法實現光學測試的問題。

本實用新型的技術方案結合附圖說明如下：

提供了一種可實現光學測試的聚晶金剛石壓砧，其結構由嵌入了單晶金剛石2的聚晶金剛石層3和硬質合金層4組成，通過高溫高壓燒結處理使硬質合金層4與嵌入了單晶金剛石2的聚晶金剛石層3緊密熔融結合在一起；單晶金剛石2嵌入在聚晶金剛石層3中心，單晶金剛石2的最大平面與硬質合金層4的平面相平行且接觸在一起，單晶金剛石2的粒度與聚晶金剛石層3厚度相等，使單晶金剛石2貫穿整個聚晶金剛石層，其上頂面能夠與空氣接觸；硬質合金層4中心開有錐形通孔；

所述硬質合金層4是由WC-Co硬質合金構成。

所述單晶金剛石的粒度(高度)可根據復合片中聚晶金剛石層所需厚度的不同進行調整，一般在1～4mm之間。

所述單晶金剛石2形狀不一定規則，只要單晶金剛石2粒度與聚晶金剛石層3的厚度相同即可。

所述硬質合金層4中錐形通孔貫穿硬質合金層，使單晶金剛石2前后均可透光，錐形通孔的角度根據實驗需求不同在15°～90°之間。

所述的可實現光學測試的聚晶金剛石壓砧的制備方法，其包括以下步驟：

1)制備預燒結體：將聚晶金剛石微粉裝入到第一金屬杯中，聚晶金剛石微粉的量應控制在其經過高溫高壓燒結后得到成品的厚度大于單晶金剛石的粒度。用模具在裝好的聚晶金剛石微粉正中心處壓出一個與單晶金剛石大小一致的凹槽。將單晶金剛石放入凹槽，保持單晶金剛石的最大平面在最上方。用平頭模具再次將聚晶金剛石微粉與單晶金剛石壓實，轉動模具使聚晶金剛石微粉包裹住形狀不規則的單晶金剛石，僅留單晶金剛石的最大平面暴露在外面，使其與壓實的聚晶金剛石微粉處于同一平面上。接著將硬質合金基體裝入到第一金屬杯中。最后扣上第二和第三金屬杯，得到裝配好的金屬杯組件。將裝配好的金屬杯組件在550～650℃、真空度為10^-1～10^-3Pa的條件下進行真空凈化2小時，得到金剛石壓砧預燒結體。