專利名稱：熱脹冷縮產生壓力的裝置的制作方法
技術領域：
本發明提供一種熱脹冷縮產生壓力的裝置，屬于設計制造高壓和超高壓裝置的技術領域。
背景技術：
現有產生高壓的裝置主要有工程上使用的六面頂和兩面頂設備以及實驗室研究用的壓砧。目前關于采用六面頂和兩面頂設備的研究有六面頂人造金剛石液壓機實用新型工作缸，專利號03249851.9，由缸筒1和缸底4組成，其特征在于缸底4內端軸臺配裝在缸筒1底端口上，缸筒1底端口是與缸筒1內腔中心線同軸的直通腔口，缸底4內端頭軸臺與缸筒1底端口內壁形成的密封件容置腔中依次配裝著至少三層密封環墊，壓環2封壓著密封件容置腔固裝在缸底4的內端面上；一種新型的壓力和超高壓力的產生方法和裝置，專利申請號200510128068.9，其原理是相變物質發生相變后，相變生成物體積增大而擠壓相變物質產生壓力和超高壓，相變物質發生相變時壓力容器內部是密閉空間，通過相變控制裝置來控制相變的進行和終止，該發明的壓力生成單元由相變控制裝置、相變生成物、控制閥門、連接管道、相變物質、壓力容器組成，壓力生成單元之間有串聯的、并聯的、混合聯接的方式，壓力容器本身的強度和剛度要達到設計要求。關于壓砧方案的設備研究有Ji-an Xu，Ho-kwangMao，Russell J.Hemley and Earl Hines.Large volume high-pressure cell with supported moissaniteanvils，REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS，75(2004)1034-1038。六面頂、兩面頂和壓砧等設備的基本原理均是通過外界作功，使型腔內部產生高壓，其中六面頂和兩面頂設備的優點是型腔較大，可滿足Ф30毫米～Ф50毫米腔體合成工藝的要求，適用于工業生產，但設備體積龐大，自重達幾十噸，且產生的壓力較小，一般只有～10GPa；壓砧產生的壓力可大于100GPa，裝置較小，但其缺點是型腔體積極小，僅為10-4mm3數量級。綜上所述，現有設備高壓的產生原理決定了型腔體積和高壓兩者不能兼顧，因此利用目前的高壓設備無法實現cm3數量級、10GPa以上的高壓環境。
發明內容
本發明的目的是提出一種產生高壓和超高壓的新原理，根據此原理設計新的高壓和超高壓產生裝置，克服現有技術存在的缺陷，在完全不依賴外界作功的情況下，利用材料固有的熱脹冷縮屬性實現大型腔的高壓和超高壓環境。其技術方案為一種熱脹冷縮產生壓力的裝置，其特征在于包括外模具和過盈配合套裝在外模具中的內模具，在內模具中心設計一貫穿的孔，孔的兩端封閉在外模具內。
所述的熱脹冷縮產生壓力的裝置，內模具為圓柱體，圓孔位于內模具軸線的中心位置且垂直于軸線。
所述的熱脹冷縮產生壓力的裝置，內模具為棱柱體，孔的軸線垂直于內模具的軸線。
本發明的工作原理為被研究材料過盈配合安裝在孔內而位于整個裝置的中心，完全不依賴外界作功，而是利用不同材料熱脹冷縮系數的差異，讓熱膨脹系數小的材料緊密包裹(過盈配合)熱膨脹系數大的材料，在整體受熱時，被研究材料在溫度升高時因不能自由膨脹而承受壓力，溫度越高，被研究材料受到的壓力也越大，與此同時內、外模具則受拉應力，當拉應力超過內、外模具材料的抗拉強度時，內、外模具將發生開裂。當被研究材料的尺寸確定后，加熱溫度越高其產生的熱膨脹也越大，由于受熱膨脹時被研究材料與模具之間的作用力等于反作用力，在型腔內表面積一定的情況下，增加內、外模具的尺寸，增大其截面面積能夠有效地提高型腔內部的壓力。這樣利用材料固有的熱脹冷縮屬性，實現了型腔內部的高壓和超高壓條件，解決了目前高壓和超高壓設備型腔體積較小的問題，實現在cm3數量級型腔體積內達到10GPa以上的高壓環境。
本發明與現有技術相比，具有如下優點1、裝置設計簡單，體積小巧，所用材料價格低廉，易于機加工，且整套裝置容易裝配；2、大大降低了高壓和超高壓裝置的制造成本，更適于實驗室研究高壓對材料組織結構的影響。
圖1是本發明實施例的結構示意圖；圖2是圖1所示實施例安裝被研究材料后通過內模具軸心的A-A縱向剖面圖；圖3是圖1所示實施例安裝被研究材料后通過孔軸心的B-B橫向剖面圖。
具體實施例方式
1、外模具 2、內模具 3、孔 4、被研究材料在圖1～3所示的實施例中外模具1的橫截面呈圓環型，內模具2為一圓柱體，在其半高處垂直于圓柱體軸線的位置加工圓孔3，圓柱形的被研究材料4過盈配合安裝在圓孔3內，其兩端與內模具2的圓柱體弧度相吻合安裝后構成一完整的圓柱體。該圓柱體過盈配合套裝在外模具1內，此時圓孔3的兩端封閉在外模具1內，且其兩端與外模具1的內表面完全吻合。這樣被研究材料4就完全被限制在內模具2和外模具1內，加熱時其徑向的膨脹將受到內模具2的限制，其軸向的膨脹將受到外模具1的限制。
根據需要，內模具2也可以做成棱柱體，與其過盈配合的外模具1的內孔也呈相應的棱柱型。
權利要求
1.一種熱脹冷縮產生壓力的裝置，其特征在于包括外模具(1)和過盈配合套裝在外模具(1)中的內模具(2)，在內模具(2)中心設計一貫穿的孔(3)，孔(3)的兩端封閉在外模具(1)內。
2.根據權利要求1所述的熱脹冷縮產生壓力的裝置，其特征在于內模具(2)為圓柱體，孔(3)的軸線垂直于內模具(2)的軸線。
3.根據權利要求1所述的熱脹冷縮產生壓力的裝置，其特征在于內模具(2)為棱柱體，孔(3)的軸線垂直于內模具(2)的軸線。
全文摘要
本發明提供一種熱脹冷縮產生壓力的裝置，其特征在于使用外模具和過盈配合套裝在外模具中的內模具，在內模具中心設計一貫穿的孔，孔的兩端封閉在外模具內。工作時被研究材料過盈配合安裝在孔內而位于整個裝置中心，利用不同材料熱脹冷縮系數的差異，讓熱膨脹系數小的材料緊密包裹(過盈配合)熱膨脹系數大的材料，這樣在整體受熱時，被研究材料因不能自由膨脹而承受壓力，溫度越高，被研究材料受到的壓力也越大，完全不依賴外界做功產生壓力，解決了目前高壓和超高壓設備型腔體積較小的問題，實現在cm
文檔編號B30B13/00GK1994727SQ20061016621
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月16日 優先權日2006年12月16日
發明者韓明, 尹文紅, 姜學波, 孔芳芳 申請人:山東理工大學