Устройство для компактирования алмазов
Полезная модель относится к области производства искусственных алмазов и может быть использована при изготовлении технических алмазов компактированием мелких, в т.ч. ультрадисперсных алмазов (УДА). В устройстве для компактирования алмазов, содержащем матрицу, по оси которой расположенная ампула, заполненная ультрадисперсными алмазами (УДА), и размещенное соосно с ней устройство для метания ударников со скоростью 400÷1000 м/сек для соударения с заполненной УДА ампулой, подготовленные для компактирования УДА находятся в нагретом состоянии. Матрица снабжена нагревателем для нагрева УДА перед компактированием, в устройство дополнительно введен расположенный перед матрицей, соосно с ней, полый накопитель ударников с центральным отверстием, диаметром, равным наружному диаметру ударника. Использование полезной модели позволяет увеличить выход количества крупных частиц при компактировании УДА для получения технических алмазов и повысить эффективность компактирования.
Полезная модель относится к области производства искусственных алмазов и может быть использована при изготовлении технических алмазов компактированием мелких, в том числе ультрадисперсных алмазов (УДА).
Известно устройство для компактирования УДА при высоких давлениях порядка 80÷200 кбар, создаваемых ударной нагрузкой, содержащее матрицу, по оси которой расположена ампула, заполненная УДА, и размещенное соосно с ней устройство для метания ударников со скоростью 400÷1000 м/сек для соударения с заполненной УДА ампулой (Новиков С.А. Искусственные алмазы, образующиеся при детонации взрывчатых веществ, ж. Физика, 1999 г.).
После компактирования размеры алмазных частиц находятся в диапазоне 0,5÷600 мкм, при этом около 50% - размером 1÷50 мкм. Поэтому в качестве технических алмазов используется только часть прошедших компактирование УДА.
Низкий выход технических алмазов при компактировании УДА объясняется тем, что они имеют высокий предел текучести и компактирование происходит недостаточно эффективно.
Недостатком известного устройства является низкий выход пригодных для использования алмазов.
Целью полезной модели является устранение отмеченных недостатков, а именно - повышение эффективности компактирования УДА при ударном нагружении.
Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для компактирования алмазов, содержащем матрицу, по оси которой расположена ампула, заполненная ультрадисперсными алмазами (УДА), и размещенное соосно с ней устройство для метания ударников со скоростью 400-1000 м/сек, для соударения с заполненной УДА ампулой, матрица снабжена нагревателем для нагрева УДА перед компактированием.
В нагретом состоянии предел текучести алмазов понижается и компактирование происходит более эффективно. Температура нагрева УДА назначается максимально возможной с учетом сохранения кристаллической решетки алмаза без фазового перехода его в графит (не выше 1200 град. Кельвина).
Нагрев позволяет понизить предел текучести алмазов, усилить пластическую деформацию на границах соприкосновения и уменьшить число и общий объем замкнутых пор. При нагреве УДА перед прессованием ниже 1200 град. Кельвина происходит увеличение выхода крупных макрочастиц алмазов.
При прессовании нагретых УДА до температуры ниже фазового перехода (ниже 1200 град. Кельвина) частицы алмаза имеют пониженный предел текучести и лучшие условия компактирования УДА частиц (количество алмазов размером более 50 мкм увеличивается).
При нагреве до 1200 град. Кельвина, особенно при увеличении времени воздействия давления за счет многократных ударных нагрузок, выход крупных частиц увеличивается.
Для нагрева УДА при ударном прессовании снаружи матрицы введен нагреватель (индуктор, связанный с высокочастотной установкой). За счет индукционных токов разогревается матрица вместе с установленной в нее ампулой, заполненной УДА.
Для увеличения времени воздействия ударного нагружения в устройство дополнительно введен полый накопитель ударников, расположенный по оси с ампулой с внутренним отверстием, равным наружному диаметру ударника.
На фиг.1 изображено предлагаемое устройство перед ударным прессованием, на фиг.2 - устройство при многократном ударении.
Устройство содержит молибденовую матрицу 1, индукционный нагреватель 2, ампулу 3 с УДА 4, накопитель ударников 5 с центральным отверстием 6 и устройство 7 для метания ударников 8.
Устройство работает следующим образом.
Индуктором 2 разогревается матрица 1 до 800°С и соответственно нагревается ампула 3 с УДП 4. Стальной ударник 8, выполненный диаметром 30×50, метается устройством 7 со скоростью 500 м/сек и ударяется в ампулу 3 с УДА 4, в результате чего давление на УДА достигает ˜100 кбар, при температуре ˜1200 град. Кельвина. За счет понижения пределов текучести алмаза усиливается пластическая деформация на гранях соприкосновения частиц, уменьшается число и общий объем замкнутых пор и увеличивается количество укрупненных частиц размером более 50 мкм.
Использование полезной модели позволяет увеличить выход количества крупных частиц при компактировании УДА для получения технических алмазов и повысить эффективность компактирования.
1. Устройство для компактирования ультрадисперсных алмазов, содержащее матрицу, по оси которой расположена ампула, заполненная ультрадисперсными алмазами (УДА), и размещенное соосно с ней устройство для метания ударников со скоростью 400÷1000 м/с, для соударения с заполненной УДА ампулой, отличающееся тем, что матрица снабжена нагревателем для нагрева УДА перед компактированием.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в него дополнительно введен расположенный перед матрицей, соосно с ней, полый накопитель ударников с диаметром отверстия, равным наружному диаметру ударника.
