一种高性能复合传压部件及其制备方法技术

本发明专利技术属于超硬材料制造技术领域，具体涉及一种高性能复合传压部件及其制备方法。所述高性能复合传压部件包括立方体形的传压介质，以及套设在传压介质外的密封方框；密封方框为立方体形框架结构，密封方框的每根框架均与传压介质的侧壁相贴合。对本发明专利技术的高性能复合传压部件制备得到的聚晶金刚石复合片进行耐磨性测试和抗冲击韧性测试，经测试，发现利用本发明专利技术高性能复合传压部件制备得到的聚晶金刚石复合片的耐磨性、抗冲击韧性均有所提高，说明采用本发明专利技术高性能复合传压部件制备的聚晶金刚石复合片不仅具有较高的力学性能，而且还具有良好的热学性能，同时还解决了现有的叶腊石传压部件的使用，无法更有效的提高内部压力的问题。的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种高性能复合传压部件及其制备方法


[0001]本专利技术属于超硬复合材料合成
，具体涉及一种高性能复合传压部件及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚晶金刚石复合片具有金刚石的耐磨性、强度，以及硬质合金基体材料的韧性和可焊性，是一种优良的切削工具与耐磨材料，广泛的应用于机械加工工具、石油与地质钻头、砂轮修整工具等。
[0003]在超硬材料合成领域，叶腊石是目前为止唯一适用于超硬材料高温高压合成的传压部件，由于叶腊石在高温高压条件下既要做传压介质也要做密封介质，当合成压力达到叶腊石密封边承载压力时，会出现较大的生产损耗，现有的叶腊石传压部件的使用，无法更有效的提高内部压力，一些高端金刚石、立方氮化硼及其复合材料需要极高压技术才能生产制作，否则就达不到效果。
[0004]目前最好的黄色叶腊石产地为北京门头沟区，但随着叶腊石矿产资源的减少，价格持续走高，作为超硬材料合成的必需品，生产成本显著提高。因此，各企业均开展新的普通叶腊石（红色叶腊石、褐色叶腊石和黑色叶腊石）的尝试，尽量减少黄色叶腊石的使用，以降低成本，或者找到一种替代叶腊石的材料显得尤为重要。
[0005]为此，申请号为201910227092.X的中国专利公开了一种以黑色叶腊石和黄色叶腊石为原料制备叶腊石的方法，申请号为200310254656.1的中国专利公开了一种叶腊石配方，该专利公开了一种以青灰色叶腊石、红色叶腊石、褐色叶腊石和黄色叶腊石为原料制备叶腊石的方法，这些都是为了减少黄色叶腊石的使用，但是叶蜡石由于其材料本身的局限性，传压过程中压力损失大，导致施加到合成块中心区域的压力与外部施压相比，受到了极大地削弱。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对现有技术中存在的问题，提供一种高性能复合传压部件与现有叶腊石块相比同时具有优异的密封和传压性能。
[0007]本专利技术还提供了上高性能复合传压部件的制备方法。
[0008]基于上述目的，本专利技术采取如下技术方案：一种高性能复合传压部件，所述高性能复合传压部件中空，且高性能复合传压部件中间形成合成腔，合成腔上下贯通；所述高性能复合传压部件包括立方体形的传压介质，以及套设在传压介质外的密封方框；密封方框为立方体形框架结构，密封方框的每根框架均与传压介质的侧壁相贴合；所述密封方框的六个侧面的框架均设有向密封方框几何中心处凹陷的缺口，缺口处延伸至传压介质的每个侧面，所述高性能复合传压部件的六个侧面中央均形成正棱锥台状凹槽，凹槽底面与所在平面平行，所述正四棱锥台状凹槽的内轮廓与六面顶压机的合金
顶锤外轮廓相适配。
[0009]具体的，所述合成腔的横截面为圆形、椭圆形或者方形。
[0010]具体的，凹槽深度为2～3mm。
[0011]优选的，所述传压介质由下述重量百分含量的原料组成：石英粉35～49%、滑石粉23～27%、氧化镁粉 12～15%、氧化铝粉 8～10%、氧化钐粉1～3%、云母粉1～2%和硅酸钠6～8%；所述密封方框由下述重量百分含量的原料组成：黄色叶腊石粉91～94%、氧化铁粉1～2%和硅酸钠5～7%。
[0012]优选的，所述石英粉粒度为80～120目，所述滑石粉、氧化镁粉、氧化铝粉和氧化钐粉粒度为180～200目，所述云母粉为230～250目。
[0013]优选的，所述黄色叶腊石粉由粗、中、细三种粒度的粉料组成，其中，粗、中、细三种粉料之间的重量比为（3
‑
4）：3：3，所述粗粒度粉料为8～18目，中粒度粉料为18～36目，细粒度粉料为36～60目。
[0014]优选的，所述氧化铁粉粒度为250～300目。
[0015]一种制备上述高性能复合传压部件的方法，包括如下步骤：1）磁选：将传压介质原料中的黄色叶腊石粉置于CFLJ12
‑Ⅲ
型选磁机上进行磁选，选出磁性小于3000高斯的原料备用；2）混料：按比例分别称取传压介质和密封方框各原料，在卧式螺带混合机上分别对传压介质和密封方框的原料进行分别混料，采用顺时针逆时针交替运转的方式进行混料，总混料时间为40～50min，分别得到传压介质混合粉料和密封方框混合粉料；将所得的传压介质混合粉料和密封方框混合粉料分别放置于密闭容器内在18～23℃的温度下放置20～30h，备用；3）装料：采用成型装置制作高性能复合传压部件，制作过程采用挤压成型工艺进行，所述成型装置为本专利技术中突出的专利技术点，通过成型装置可以实现对密封框架和传压合成块的塑形；所述成型装置，包括四个四瓣模、装料筒、设置于装料筒内的模芯、上压头、下压头和锥套；四个四瓣模的截面均为部分圆环的形状，且四个四瓣模相靠接后形成的截面为整个圆环形，四个四瓣模合为形成用于填料的空腔，装料筒设于空腔内，且装料筒紧贴四个四瓣模的内侧壁，模芯为圆柱形，且模芯的直径小于装料筒的直径，模芯与装料筒之间形成用于充填高性能复合传压部件原料的间隙；锥套套设于四个四瓣模外侧；所述挤压成型工艺，具体步骤如下：先将四个四瓣模组装后，将锥套套设于四个四瓣模外，将下压头从空腔的底端开口处向上伸入空腔内，先铺放下部的密封框架混合粉料，刮平，然后放入装料筒，在装料筒外四角缺口处铺放中部的密封框架混合粉料，刮平；在装料筒内铺放传压合成块混合粉料，刮平，再将模芯放置于传压合成块混合粉料的中心处；再将装料筒从成型装置中抽出；然后铺放上部的密封框架混合粉料，刮平，放入上压头；其中，在放置上压头时可以用定位套来固定上压头和四个四瓣模的相对位置，在放置下压头时可以用U型板来固定下压头和四个四瓣模的相对位置；
4）成型：将完成组装和填料后的成型装置放在100
‑
110t四柱液压机中，抽出U型压板，在15～18Mpa压力下压制2～3分钟，再从上压头上取出定位套，在15～18Mpa压力下压制2～3分钟，然后再用退料工具将四瓣模从锥套孔中退出，打开四瓣模将成型后的高性能复合传压部件从模芯外取出，得到复合传压部件；5）焙烧：将步骤4）所得复合传压部件放入微波窑炉内，先通入惰性气体排除微波窑炉内的空气，在惰性气体中经过三次升温后，冷却至50
‑
60℃以下出炉，出炉后立即储存。
[0016]进一步的，步骤2）中顺时针运转时转速为45～50 r/min，顺时针运转时时间为5～7min，逆时针运转时转速为40～45 r/min，逆时针运转时间为3～5min，交替间隔待机时间为1～2 min。
[0017]进一步的，步骤3）中下压头为T形圆柱状，上压头从空腔的顶端开口处向下伸入空腔内，下压头从空腔的底端开口处向上伸入空腔内；每个四瓣模的内侧面的形状，以及上压头底端的形状、下压头顶端的形状均与高性能复合传压部件外侧面的形状相同，且每个四瓣模的内侧面、上压头下表面和下压头上表面均设有四正棱锥形的凸台，所述凸台外轮廓与所述高性能复合传压部件侧面的正四棱锥台状凹槽内轮廓相适配。
[0018]进一步的，步骤3）中装料筒侧壁对应四个四瓣模的内侧壁凸台的位置形成相同形状的凸面，所述装料筒壁厚为0.2～1mm。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高性能复合传压部件，其特征在于，所述高性能复合传压部件中空，且高性能复合传压部件中间形成合成腔，合成腔上下贯通；所述高性能复合传压部件包括立方体形的传压介质，以及套设在传压介质外的密封方框；密封方框为立方体形框架结构，密封方框的每根框架均与传压介质的侧壁相贴合；所述密封方框的六个侧面的框架均设有向密封方框几何中心处凹陷的缺口，缺口处延伸至传压介质的每个侧面，所述高性能复合传压部件的六个侧面中央均形成正棱锥台状凹槽，凹槽底面与所在平面平行，所述正四棱锥台状凹槽的内轮廓与六面顶压机的合金顶锤外轮廓相适配。2.根据权利要求1所述的高性能复合传压部件，其特征在于，所述合成腔的横截面为圆形、椭圆形或者方形。3.根据权利要求1所述的高性能复合传压部件，其特征在于，所述传压介质由下述重量百分含量的原料组成：石英粉35～49%、滑石粉23～27%、氧化镁粉 12～15%、氧化铝粉 8～10%、氧化钐粉1～3%、云母粉1～2%和硅酸钠6～8%；所述密封方框由下述重量百分含量的原料组成：黄色叶腊石粉91～94%、氧化铁粉1～2%和硅酸钠5～7%。4.根据权利要求3所述的高性能复合传压部件，其特征在于，所述石英粉粒度为80～120目，所述滑石粉、氧化镁粉、氧化铝粉和氧化钐粉粒度为180～200目，所述云母粉为230～250目。5.根据权利要求3所述的高性能复合传压部件，其特征在于，所述黄色叶腊石粉由粗、中、细三种粒度的粉料组成，其中，粗、中、细三种粉料之间的重量比为（3
‑
4）：3：3，所述粗粒度粉料为8～18目，中粒度粉料为18～36目，细粒度粉料为36～60目；所述氧化铁粉粒度为250～300目。6.权利要求1
‑
5任一所述高性能复合传压部件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1）磁选：将传压介质原料中的黄色叶腊石粉进行磁选，选出磁性小于3000高斯的原料备用；2）混料：按比例分别称取传压介质和密封方框各原料，将传压介质和密封方框的原料进行分别混料，采用顺时针逆时针交替运转的方式进行混料，总混料时间为40～50min，分别得到传压介质混合粉料和密封方框混合粉料；将所得的传压介质混合粉料和密封方框混合粉料分别在18～23℃的温度下密闭放置20～30h，备用；3）装料：使用成型装置，采用挤压成型工艺制作高性能复合传压部件；所述成型装置，包括四个四瓣模、装料筒、设置于装料筒内的模芯、上压头、下压头和...

【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，卢灿华，朱培，宋子衡，
申请(专利权)人：中南钻石有限公司，
类型：发明
国别省市：