在国产立方压机上生产金刚石晶体和聚晶金刚石时，普遍采用圆柱形腔体。在制造超长聚晶金刚石时，六面体可以有效地改善合成区的温度和压力分布，提高耐磨性、形状、产量和成品率。关键词立方室超长PCD成品率1前言我国聚晶生产已有近40年的历史，从结构类型上可分为烧结型和生长型，生长型又可分为钴基和硅基。可分为钻孔多晶体、拉丝多晶体、热稳定多晶体(TSP)和研磨多晶体等。形状有圆柱形、三角形和不规则形。在高压合成过程中，当多晶体的最大尺寸与最小尺寸之比超过2: 1时，多晶体容易破碎。当比例超过3: 1时，断裂更加严重，成品率往往低于60%。通过降低回流压力，可以在一定程度上提高成品率，但幅度有限。本文认为多晶体断裂的主要原因是多晶体内存在应力，卸压过程中存在冲击，尤其是回程时。当多晶体中的结合力不足以抵抗冲击和内应力的共同作用时，多晶体就会断裂。多晶体中的应力主要是由组装结构引起的。目前广泛使用的内外圆叶蜡石，合成腔内压力梯度较大，但多晶分布不均匀使得合成腔内电流密度不均匀，存在一定的温度梯度。提高超长多晶体的成品率，要从组装方法入手。2方形型腔的特点2.1压力分布从图L可以看出，石墨模具到砧座的距离不同，因此石墨模具所受的压力也不同，合成型腔内存在明显的压力梯度。在泄压过程中，合成腔内的压力梯度很可能会使一些多晶体破裂。从图2中可以看出，从石墨模具到砧座的距离是相同的，并且没有由合成腔中的结构引起的压力梯度。图1图2 2.2温度分布从图3可以看出，对于有外圆和内圆的合成腔体，金刚石多晶体的分布不可能均匀，导电石墨的分布更不均匀，导致电流密度分布不均匀，多晶体受热不均匀，多晶体内部热应力大。对于外部和内部合成腔，从图4中可以看出，金刚石多晶体可以均匀分布，大大降低了多晶体内部的热应力。图4下一页3.2 6626多晶体，对于6626多晶体，长宽比超过4: 1，很难排列圆柱形腔体。而且腔体利用率很低，合成电流极高。合成时经常烧钢碗，导致爆。然而，由于温度低，多晶体的磨损较低。图5所示的方形腔体由四层堆叠而成，各层之间由厚度为0.05 ~ 0.1 mm的钼片隔开，由于多晶体的几何尺寸大于3310，因此具有较强的抗冲击能力。合成后用王水除钼，然后球磨得到6626多晶。某单位用方腔生产了10000个该规格的多晶体，成品率达98.4%，取得了满意的效果。圆腔和方腔制作对比表法线对齐=左合成？Xml:命名空间前缀=o/normal align=左合成块数(块)normal align=左合成粒度数(粒度)normal align=左生产总数(粒度)
normal align=left>成品率（%）normal align=left>合成电流（A）
normal align=left>废品情况（%）
normal align=left>腔体
normal align=left>断裂
normal align=left>扭曲
normal align=left>磨耗比低
normal align=left>圆腔体
normal align=left>100
normal align=left>36
normal align=left>3600
normal align=left>51.2
normal align=left>2100
normal align=left>30.8
normal align=left>12.3
normal align=left>5.7
normal align=left>方腔体
normal align=left>100
normal align=left>60
normal align=left>6000
normal align=left>93.7
normal align=left>1300
normal align=left>1.8
normal align=left>2.8
normal align=left>1.7
此外，由于金刚石料与石墨模具的收缩率不同，对于超长聚晶，组装时要求聚晶对齐。实际生产情况表明，当两个石墨模具错开20。以上时，超长聚晶基本上全部断裂。由于空气阻力的影响，圆形腔体很难保证不转动，特别是在多层组装的情况下，层与层之间往往错位，轻者影响聚晶形状，重者造成聚晶断裂。方腔体很好地解决了聚晶对不齐的问题。
图5
4 讨论
4．1 不论单晶还是聚晶的合成，一直以来，国内普遍采用圆柱形腔体。笔者认为，这种情况的原因可能是 ：(1)受两面顶压机合成腔体的影响。两面顶压机的合成腔本身就是圆柱形，采用圆柱形腔体当然是比较理想的，而六面顶压机的合成腔是立方体，采用圆柱形合成腔，如图l所示，必定会造成压力场的分布不匀。(2)叶腊石加工上的难度。笔者于2000年首次采用方腔体时，只能用锉刀将圆柱形腔体加工成方腔体，直到2003年下半年，北京增方源公司经过努力，制造出了边长53ram、内孔为23 X23mm的方腔体叶腊石。(3)原材料加工上存在难度。对于圆片状的触媒和碳片，通过简单的车制就可实现，而方片状的触媒和石墨则需要在铣床上实现。
4．2 同样大小的正方形和圆的面积比是4：π，在高度相同的情况下，腔体的体积比也是4：π。笔者认为，适当调节加热方式，将方腔体用于单晶合成，很可能提高单产，这有待于验证。
5 结论
①方腔体可有效改善合成腔内的压力分布，使聚晶受力均匀。 ②使用方腔体，能使聚晶的排布均匀，大大改善合成腔内的温度分布，有效减小聚晶内部的热应力。 ③方腔体可提高腔体的利用率，有效降低合成电流，在提高产能的同时，降低了顶锤消耗。
