日期：2009/7/20
来源：中国研磨网
1.概述
超高压设备在结构形式上通常可分为∶活塞-缸式(Piston-Cylinder，简称PC型)，顶砧-压缸式(Anvil-Cylinder，简称AC型)，对顶砧式(Opposed-Anvil，简称OA型)，多顶砧式(Multiple-Anvil，简称MA型)和多顶砧滑动式(Multiple-Sliding-System，简称MASS型)。
图.1 超高压设备结构类型示意
(a).活塞-缸式(PC型);(b)顶砧-缸式(AC型);(c)对顶砧式(OA型);(d).多滑砧式(MA型);(e).多砧滑动式(MASS型)。
图.1所示的5种超高压设备结构类型特点如下∶
(1).PC型的的活塞外部没有支承，单向轴向受压，极限压力5GPa。
(2).AC型的顶砧和压缸采用Bridgman大质量支承原理，受压极限可达10GPa，改进后可达20GPa。
(3).OA型的顶砧采用大质量支承，称为Bridgman对顶砧。硬质合金顶砧压力极限20GPa，金刚石顶砧压力极限170~350GPa。
(4).MA型的多轴式结构，没有压缸，由顶砧组成高压腔，试样多面受压，极限压力10GPa。
(5).MASS型分两种类型∶R为旋转型(Rotation R)，滑块之间相互支承，没有间隙，试料可以无限压缩，产生极高的压力。I为不旋转型(Irrotation)，滑块相互支承，两块向中心移动，另外两块向外移动，也可以产生高压。
上述5种超高压设备类型中只有AC、MA和OA型对合成超硬材料有实用价值。
表1 高压腔的特性
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高压腔的形状 |
体积，V |
表面积之和，S |
单位体积，V/S |
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球 圆柱 圆柱 H=D H=0.5D H=0.2D 四面体 立方体 八面体 十二面体 双锥底面 双锥底面，β=500 双锥面底 双锥面底，β=500 β=600 |
πD3/6 πD2H/4 πD3/4 πD3/8 πD3/20 √ a3 √ 2πR3/3tgβ 同上 2/3πR2(1—sinβ)2(2+sinβ) 同上 同上 |
πD2 πD(H+D/2) 3πD2/2 πD2 0.7πD2 √ 2√ 2πR2/sinβ 同上 4πR2(1—sinβ) 同上 同上 |
0.2068V1/3 DH/(4H+2D) 0.18061/3 0.1707V1/3 0.1324V1/3 0.1388V1/3 0.1667V1/3 0.1749V1/3 0.1883V1/3 (Rcosβ)/3 0.1776V1/3 R/6(1—sinβ)(2+sinβ) 0.1582V1/3 0.1345V1/3 |
D—直径;H—高;a—棱边长;R—底部半径;β—1/2锥角
从表1中看出，最大当量体积为球、十二面体、β=500的双锥底面和八面体、H=D的圆柱体。美国G E采用H=1.5D，当量体积更大。显然，当量体积大，意味着相同压机推力可以获得最大的高压腔体积。
（未完待续）
