Устройство для создания высокого давления и тепмературы

О П И С А Н И Е1(i!i 563I84

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Юыз Советских

Социалистиис".кик

Ресоублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное,к авт. свид-ву (22) Заявлено 08.05.75 (21) 2132498/27 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.06.77. Бюллетень № 24

Дата опубликования описания 08.07.77 (51) М. Кл В О1| 3j06

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 621.979:621. .762.4.06 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Б. Шипило и Н. А. Шишонок (71) Заявитель

Институт физики твердого тела и полупроводников

АН Белорусской ССР (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ ВЫСОКОГО

ДАВЛЕНИЯ И ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение касается обработки материалов высоким давлением, в частности устройств высокого давления для синтеза алмазов и кубического нитрида бора.

Известно устройство для создания высокого давления и температуры, включающее две твердосплавные вставки с углублениями в центре, в которых располагается контейнер пз литографского камня с графитовым нагревателем и реакционной смесью. Торцы трубчатого нагревателя соприкасаются с поверхностью углублений вставок в их центральной части (11

Однако в этом устройстве сильный локальный разогрев центральных частей вставок приводит к их выгоранию, а следовательно, к изменению давления и температуры внутри реакционной зоны, так как при этом меняются объем углублений вставок и переходное сопротивление графит — твердый сплав. Из-за большого теплоотвода по торцам нагревателя в последнем имеется значительный температурный градиент по длине. КПД такого нагревателя низок, а синтезируемый продукт отличается заметным разбросом физико-механических свойств от опыта к опыту.

Целью изобретения является уменьшение температурного градиента по длине нагревателя, увеличение его КПД и устранение выгорания вставок.

Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве для создания высокого давления и температуры на торцах трубчатого нагревателя установлены шайбы из графита и контактирующие с ними дисковые электроды, сопряженныс по наружному диаметру с поверхностью вставок, а в полости между шайбами, электродамп п поверхностью углублений вставок установлены прокладки из нетеплопроводного материала, например материала контейнера.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 — узел 1 на фиг, 1; на фиг. 3— то же, вариант исполнения электродов.

15 Устройство включает две твердосплавные вставки 1 со сферическими углублениями, внутри которых располагается контейнер, состоящий из двух шаровых сегментов 2 и кольцевой части 3 из литографского камня. В

2О кольцевой части находится графитовый нагреватель, состоящий из цилиндрической трубки

4 и двух торцовых шайб 5. С центральными выступами шайб 5 соприкасаются два дисковых электрода 6, изолированных от остальной

25 поверхности указанных шайб тонкими прокладками 7, которые при небольших размерах нагревателя могут отсутствовать. Дисковые электроды 6 могут иметь переменную толщину (см. фиг. 2), где толщина увеличивается от

30 центра к периферии.

563184

Формула изобретения

1 2

Составитель Ю. Артемов

Текред М. Семенов

Корректор Л. Котова

Редактор О. Юркова

Заказ 1470/15 Изд. № 533 Тираж 947 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Кроме того, электроды могут быть выполнены в форме полого конуса (см. фиг. 3). Толщина стенок такого конического электрода также может увеличиваться к периферии. Шаровые сегменты 2 изготавливают из литографского камня d — ВМ, MgO, А1 0з или из других материалов с низкой теплопроводностью.

Устройство работает следующим ооразом.

После создания давления внутри контейнера на вставки 1 подается ток, который, проходя через электроды 6, шайбы 5 и цилиндрическую трубку 4, нагревает реакционную смесь 8 до необходимой температуры. Благодаря дисковой форме электродов 6 и изменяющейся их толщине температура электродов будет уменьшаться от центра к периферийным частям и поэтому явление выгорания твердосплавных вставок практически отсутствует.

Важно, чтобы материал нагревателя окружал реакционную смесь со всех сторон. В этом случае ток, обтекая реакционную смесь со всех сторон, равномерно ее разогревает. Тепловые градиенты такого нагревателя минимальны.

Шаровые сегменты 2 обеспечивают при нагреве необходимую теплоизоляцию центральных частей углублений вставок 1.

Устранение выгорания твердосплавных вставок, а также наличие надежной теплоизоляции между торцовыми частями нагревателя и центральными участками углублений вставок позволяют увеличить стойкость вставок и уменьшить расход электроэнергии на питание нагревателя.

Устройство для создания высокого давления и температуры, содержащее две твердосплавные вставки с углублениями в центре, в которых расположены контейнер с реакционной смесью, размещенной внутри графитового нагревателя, отличающееся тем, что, с целью уменьшения температурного градиента нагревателя, увеличения его КПД и устранения выгорания вставок, на торцах трубчатого нагревателя установлены шайбы из графита и контактирующие с ними дисковые электро20 ды, сопряженные по наружному диаметру с поверхностью вставок, а в полости между шайбами, электродами и поверхностью углублений вставок установлены прокладки из нетеплопроводного материала, например мате25 риала контейнера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 326804, кл. В 01J 1/00, 1970.