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| 乘勝追擊，攻克合成工藝、頂錘壽命關(guān)-造金剛石研制成功 |
| 發(fā)布時(shí)間：2014/7/25 |
| 人造金剛石研制成功是科學(xué)試驗(yàn)邁開的可喜的一步，使我們打破了對人造金剛石合成技術(shù)的種種迷信。當(dāng)時(shí)擺在我們面前有兩種意見:一種意見認(rèn)為我們所的任務(wù)已經(jīng)完成，三個(gè)單位合作亦己結(jié)束，下一步應(yīng)交給別單位干，搞接力賽；另一種意見則認(rèn)為應(yīng)繼續(xù)在61型裝置的基礎(chǔ)上穩(wěn)定工藝、提髙產(chǎn)量，推廣到生產(chǎn)中去，我們堅(jiān)持了后一種意見，并得到了研究所領(lǐng)導(dǎo)的支持。我們決定在61型裝置上摸索出一整套合成工藝方法并盡快推廣生產(chǎn)，趕在六面頂中間試驗(yàn)投產(chǎn)前，為國家提供一批金剛石磨料。我們分析了在61型裝置上要推廣生產(chǎn)，必須要解決‘三低’(成功率低、轉(zhuǎn)化率低、頂錘壽命低)，實(shí)質(zhì)上就是要解決合成工藝和頂錘壽命兩大關(guān)鍵。首先要改進(jìn)合成工藝，提髙合成成功率和轉(zhuǎn)化率，當(dāng)時(shí)的轉(zhuǎn)化率僅達(dá)1%，每次得量僅0.01克拉，因此必須在合成工藝上下功夫。實(shí)踐證明在一定壓力和溫度條件下，觸媒材料對合成金剛石影響是很大的，能不能找到一種比NiCr合金更好的觸媒材料呢?我們以笫八族金屬為基體，選擇了十多種合金，進(jìn)行了近200次試驗(yàn)，結(jié)果表明NiCrFe合金較好,成功率、轉(zhuǎn)化率有了一定的提髙，但還達(dá)不到預(yù)期的指標(biāo)，(部下達(dá)指標(biāo):轉(zhuǎn)化率20%-25%),困難還是很大的。通過總結(jié)工作、仔細(xì)觀察和分析，為什么同樣材質(zhì)的觸媒有的能長金剛石，有的卻不能長金剛石，在不能長金剛石的情況下，往往合金與石墨不發(fā)生作用，形成所謂光板。通過分析，我們認(rèn)識(shí)到除了溫度、壓力的影響外，還有一個(gè)觸媒表面的活性的問題。當(dāng)我們用酸處理除去合金表面氧化皮后，表面有一層白色薄膜，用刀子刮掉這層薄膜，試驗(yàn)效果就好，證明這層薄膜是有害物質(zhì)。我們就用蒸餾水沖洗酸處理的合金表面，把殘留合金表面的酸根離子洗掉，通過這樣的操作方法，就能使合成成功率達(dá)到100%(這就成為后來推廣生產(chǎn)時(shí)，采用軋制合金和酸處理、球磨表面等一套工藝條件的依據(jù))。在提髙合成成功率的基礎(chǔ)上，選擇合理的組裝形式，減小縱向溫度梯度，選擇有利金剛石生長的石墨材料，增加合金與石墨片的接觸表面等措施使轉(zhuǎn)化率達(dá)到24%。雖然合成成功率和轉(zhuǎn)化率有了大幅度的提髙，但單次產(chǎn)量仍然達(dá)不到投產(chǎn)要求，通過試驗(yàn)分析了溫度在試驗(yàn)腔內(nèi)的分布情況，采取了逐步擴(kuò)大試驗(yàn)腔體的辦法，試驗(yàn)證明將試棒擴(kuò)大到5mm，對壓缸的壽命影響不大，而合成產(chǎn)量卻提髙了幾倍，單次產(chǎn)量達(dá)到0.65克拉,最髙可達(dá)1克拉上，這就為200噸級二面頂裝置推廣生產(chǎn)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
合成試驗(yàn)經(jīng)過一系列努力，基本上穩(wěn)定了工藝，但又出現(xiàn)頂錘壽命太短的問題，有時(shí)一天就壞了三個(gè)錘，每亇頂錘成本要300元，加工還十分吃力(當(dāng)時(shí)還沒有金剛石砂輪),這無論從加工能力和和經(jīng)濟(jì)核算上考慮都是不行的。那么影響頂錘使用壽命的關(guān)鍵是什么呢?分析頂錘破裂的現(xiàn)象都是半邊劈開或局部碎裂，使我們初步認(rèn)識(shí)到在現(xiàn)有的材質(zhì)和燒結(jié)工藝下，造成頂錘破裂的主要原因是上下頂錘對中情況不好，局部錐面受力過大,因此我們就從操作上下功夫，提髙導(dǎo)向精度和降低壓機(jī)噸位，使錐面受力均勻并減小錐面受力，壓機(jī)噸位從170T降低到160T。通過大量試驗(yàn)驗(yàn)證，頂錘壽命由原來29次提髙到150最髙過315次。單次合成產(chǎn)量的提髙和頂錘壽命的解決，就使人造金剛石成本大大降低，各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)基本上達(dá)到了推廣投產(chǎn)的要求。 |
