[0001] 本发明涉及超硬材料合成技术，尤其涉及一种可以提高模腔内压强的超硬材料合成模。

[0002] 目前，应用六面顶压机通过高温、高压生产金刚石、立方氮化硼、金刚石复合片等产品，主要传压介质使用叶腊石粉压成型块。

[0003] 图1是根据现有技术示意的超硬材料合成模顶压合成后结构示意图，如图示，原合成模1受六面顶锤顶压后，六个表面向内缩进形成合成模1’，而一部分叶腊石粉顺顶锤缝隙形成六条密封边11’，密封边11’是沿长方体合成模1的六条边向外延伸，以此在高压膜腔10内形成高温、高压的合成条件。

[0004] 叶腊石粉压成型块虽然在合成中提高了合成模的密封性、稳定性，但由于叶腊石粉压块是由破碎的叶腊石颗粒掺杂水玻璃等其他物质压制焙烧成型，在这个过程中降低了叶腊石的密度，导致叶腊石的传压性能有所下降；而现在要获得高品质的金刚石、立方氮化硼、金刚石复合片，都需要再提高腔体内的合成压力；现有技术因局限于目前的顶锤设计和叶腊石块的组装方式，压力有很大部分损失在叶腊石粉压成型块上。

[0005] 现有叶腊石合成腔体的最高压力始终没能突破6GPa，在腔体压力超过5GPa后，六面顶压机的大部分加载被消耗在叶腊石的密封边上，腔体压力随加载增加的效率急剧下降，如果进一步增加加载将会使顶锤破坏而增加很大的生产成本。但是，一些重要的物质和工业生产材料在6GPa以上会出现一些新的特性，比如聚晶金刚石，在压力超过6GPa后，金刚石颗粒会发生更多的塑形形变，使金刚石颗粒与颗粒间的界面充分接触从而能在金刚石颗粒之间形成大量的D-D键合，得到高相对密度、高耐磨性、高硬度的金刚石复合材料，金刚石复合片就是其中之一，压力越高越有利于合成出高品质的金刚石复合片。

[0006] 在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

[0040] 现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

[0041] 第一实施例

[0042] 图2根据一示例性实施方式示出的一种超硬材料合成模顶压合成后结构示意图。如图所示，本发明第一实施例提供了一种超硬材料合成模，包括块状的叶腊石模体1，叶腊石模体1的中部设置一个贯通的高压模腔10。叶腊石模体1一般是呈立方体状，具有六个相等的外表面。高压模腔10一般呈圆柱形，其轴线与叶腊石模体1一条中心线重合。一般定义叶腊石模体1设有高压模腔10的两个开口的表面为顶面和底面。高压膜腔10内一般安设白云石复合材料环，白云石复合材料环为圆形环，高压模腔的上下两端分别安设导电钢碗，导电钢碗一般呈扁杯状，导电钢碗内腔充填圆柱块状的叶腊石复合材料。

[0043] 图3是根据一示例性实施方式示出的一种超硬材料合成模的增压片侧向剖面结构示意图；图4是根据一示例性实施方式示出的一种超硬材料合成模的增压片正向结构示意图；图5是根据一示例性实施方式示出的一种超硬材料合成模的组装示意图；图6是根据一示例性实施方式示出的一种超硬材料合成模的横向剖面结构示意图。本发明第一实施例中，叶腊石模体1的四个外侧表面分别嵌装有增压片2，如图3、图4所示，增压片2的形状选择为矩形，包括一个外表面21、一个内表面22以及位于外表面21和内表面22之间的多个侧面22。增压片2外表面21与叶腊石模体1外表面齐平，各增压片2均与高压模腔10对齐；由叶腊石模体1外侧向中心方向，增压片2侧面23呈渐缩状，以形成溢出通道13，避免两个临近的增压片2端部对顶锤的前进过程中叶腊石粉的流出产生不利影响，使得叶腊石粉的流出更稳定。

[0044] 参照图2，叶腊石模体1受六面顶锤顶压后，六个表面向内缩进形成合成模1’，而一部分叶腊石粉顺顶锤缝隙形成六条密封边11’，密封边11’是沿叶腊石模体1的六条边向外延伸，以此在高压膜腔10内形成高温、高压的合成条件。

[0045] 如图2所示，附着顶锤的前进，叶腊石粉的流出量递减，两个临近的增压片2端部形成的流道也会均匀收窄，最终，在顶锤的前进的终点位置，溢出通道13的宽度仍保持大于密封边11’根部的尺寸。

[0046] 应该理解的是，通过上述实施例的改进，在叶腊石模体1外部局部添加传压性能好的增压片以提高压力的传导。减少因叶腊石块变形量过大而造成叶腊石粉末过多溢出，减少顶锤缝隙的叶腊石粉末的夹杂，利于顶锤的前进，减少压力损失，从而提高高压模腔10内的压强。各个增压片2侧面23呈渐缩状，如图2所示，在相邻两个增压片2的侧面之间会形成一个溢出通道13。这样，利用各个增压片2提高了正对高压模腔10的压力传导，同时，在密封边形成处，以溢出通道13来促进密封边11’的生成。

[0047] 如图5所示，其中的叶腊石模体1可选择由上下两部分对合而成。而增压片2仍为整片状。叶腊石模体1的上下两部分对合，还可以方便地装入各个增压片2。

[0048] 接下来对本发明具体实施例中的细节举例说明如下：

[0049] 其中，如图3、图4所示，增压片2选择为矩形片状，图中所示为正方形，以适用于立方体式叶腊石模体1，以取得更稳定、平衡的增压作用。当然，增压片2的外形可也可以选择为圆形、椭圆形或五边以上的多边形。增压片2具形状并不以此为限制。

[0050] 其中增压片2可选择为一层或多层结构，增压片2材质可选择为三氧化二铝、氧化镁、立方氮化硼、六方氮化硼、铁、碳化钨中的任何一种制成。本实施例中，增压片2选择为金属材质，特别是选择为钛片或不锈钢材料，因为钛片或不锈钢材料属于热传导率较低的型材，加工便利；并能够兼顾到更好的保温效果。

[0051] 参照图6，其中增压片2内表面至高压模腔10最小厚度是增压片2厚度的两倍以上。具体而言，针对46*23*φ30(46mm为边长，24.5mm为高度)尺寸叶腊石模体1，增压片2内表面至高压模腔10最小厚度在5.4至5.5之间。而增压片2厚度选择为2.5mm。换角度而言，增压片
2内表面至高压模腔10外边缘的最小厚度应保持在边长的至少10％以上，最好在12％左右
0.2以内，以在增压片2与高压模腔10外边缘之间保证足够的厚度，以便于留出顶锤前进的尺寸，以及叶腊石有充足的流动空间和压力平衡空间。如图5、图6所示，其中增压片2宽度等于或小于高压模腔10的直径，以便于针对高压模腔10对应进行增压。增压片2长度小于高压模腔10的长度，这主要考虑高压模腔10顶部和底部还需要布置导电钢碗或增压片等结构，因此，增压片2长度预留一定尺寸。

[0052] 如图6所示，其中增压片2各个侧面23呈均匀渐缩状，形成有一定倾角的倾斜面。增压片2侧面23相对于增压片2外边缘中点至叶腊石模体1中心的连线向内倾斜10至15度左右，也就是图中所示，角度b大于角度a20至30度左右。以取得增压作用与引流作用两者之间的平衡点。

[0053] 第二实施例

[0054] 图7是根据另一示例性实施方式示出的一种超硬材料合成模的增压片侧向剖面结构示意图；图8是根据另一示例性实施方式示出的一种超硬材料合成模的增压片正向结构示意图；图9是根据另一示例性实施方式示出的一种超硬材料合成模的横向剖面结构示意图；图10根据另一示例性实施方式示出的一种超硬材料合成模顶压合成后结构示意图。

[0055] 如图所示，本实施例相对于第一实施例的主要区别在，增压片2侧面23呈台阶状渐缩，包括两个以上台阶，台阶状渐缩的侧面23使得增压片2内表面不会缩减，在形成溢出通道13的同时，不会因为内表面减少而影响到对于高压模腔10的增压效果。另外，如图9、图10所示，形成的溢出通道13两侧会形成台阶状阻滞区，以此阻滞叶腊石粉末，减少叶腊石粉末的溢出流量，增大增压片2内表面的压力保持能力。

[0056] 另外可见，增压片2内表面的两侧选择分别设置有限制条25，限制条25是凸出于增压片2的凸条，图中所示例限制条25的截面呈矩形，可选择利用焊接或一体成型方式加工于增压片2内表面，限制条25长度方向对齐高压模腔10的高度方向。如图10所示，两个限制条25之间可形成保压区24，各保压区24从外侧对齐高压模腔10，这个区域可限制叶腊石粉末的溢出。另一方面来看，还可以认为两个限制条25在溢出通道13两侧增加了两个限流挡件，以进一步减少叶腊石粉末的溢出流量，增大增压片2内表面的压力保持能力。

[0057] 第三实施例

[0058] 图11是根据再一示例性实施方式示出的一种超硬材料合成模的增压片侧向剖面结构示意图；图12是根据再一示例性实施方式示出的一种超硬材料合成模的增压片正向结构示意图；图13是根据再一示例性实施方式示出的一种超硬材料合成模的横向剖面结构示意图；图14根据再一示例性实施方式示出的一种超硬材料合成模顶压合成后结构示意图。

[0059] 如图所示，本实施例相对于第二实施例的主要区别在，各增压片2内侧两个限制条25内表面的内侧向根部倾斜。以此，在溢出通道13两侧会形成阻滞区，以此阻滞叶腊石粉末，减少叶腊石粉末的溢出流量，增大增压片2内表面的压力保持能力。

[0060] 第四实施例

[0061] 图15是根据又一示例性实施方式示出的一种超硬材料合成模的增压片侧向剖面结构示意图；图16是根据又一示例性实施方式示出的一种超硬材料合成模的横向剖面结构示意图；图17根据又一示例性实施方式示出的一种超硬材料合成模顶压合成后结构示意图。

[0062] 如图所示，本实施例相对于第二、第三实施例的主要区别在，各增压片2内表面形成中心凹入的弧形，呈弧形的内表面可以更好的适配于高压模腔10的外形。以此，以此阻滞叶腊石粉末，减少叶腊石粉末的溢出流量，增大增压片2内表面的压力保持能力。

[0063] 根据前述各实施例，超硬材料合成模具体制作过程中，叶腊石模体1可对应各增压片预留定位槽，叶腊石模体1成形后，可再将增压片装配固定。而叶腊石模体1与增压片的定位，可在叶腊石模体1开设多个定位孔，而增压片侧面可以装配或固定多个定位销，以此可以将增压片装配定位与固定。

[0064] 应该理解的是，本发明前述实施例的超硬材料合成模，局部减薄四周叶腊石壁，加入增压片有利于压力传递，可提高合成腔体内部压强20％--30％。由增压片替代部分叶腊石后，减少了由于变形而挤压到顶锤缝隙的叶腊石粉末的数量，从而减轻了两个顶锤相互作用的力，有利于顶锤前进，起到增加压力的作用。

[0065] 其中，增压片选用钛片或不锈钢片(304)或陶瓷片；陶瓷片保温的效果更好，钛片和不锈钢304在金属中属于热传导率较低的型材，加工便利；并能够兼顾到更好的保温效果。

[0066] 所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组件、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本发明的各方面。