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技术文章
高温高压应用研究(RTK-自动加压)
近二十年来,高温高压实验研究已经在包括美国、德国、法国、澳大利亚、日本和俄罗斯等在内的很多国家蓬勃发展起来,并在地球科学等诸多研究方面取得了成绩。
应用领域
高温高压可以应用于地质学、材料学、航空航天和行星科学等多领域的科学研究。
以地球科学为例,高温高压设备主要是用于模拟地球内部温度、压强、成分和氧逸度等参数/条件的前提下,对岩石、矿物、熔体和流体的物理-化学等性质进行研究,进而对地球内部的组成、结构、性质、成因、演化和动力学过程进行研究。
材料领域如BI系多铁性材料制备、烧结,超硬材料如金刚石、氮化硼的合成,多孔性材料化合物的高压稳定性如Y型沸石、介孔材料、硫钛化合物高压合成,超导材料等的合成制备。
应用设备
高温高压研究中典型的高温高压设备包括:常压高温炉、冷封釜,内加热釜,活塞-圆筒压机、多面砧压机,金刚石压腔。任何一种高温高压设备,都必须包括5大核心体系:高压腔、外部施压装置、传压介质、加热装置和冷却装置,这样才能保证实验过程中较长时间内温度和压强的稳定性。
高温高压设备以不同方式分类:(1)以受压方式分,可以分为单项活塞圆筒压机、双向活塞圆筒压机、多顶砧压机等(2)以自动化程度分,可以分为手动和自动,自动的升压保压更精准,自动程度高,更节省人力(3)以服务方式来看,目前仅有洛克泰克公司提供全套的服务,从产品定制,到安装调试,到技术培训,到耗材配送,乃至其他高温高压设备的改造,如手动加压改自动加压,表压量程更改等等。
RTK高温高压活塞圆筒压机
高温高压实验原理
高温高压实验两个关键的参数为温度和压力,温度和压力是相对独立的两套体系,分别由不同的外部装置产生和控制。其中,高压的产生和维持主要基于牛顿力学原理,即P=F/A,此处,P、F和A分别表示压强、压力和有效面积,压强的常用单位包括bar、kbar、GPa和Mbar,而高温的产生和维持主要基于特定的加热器,不同高压设备使用的加热器不同,常用的一些材料和设计包括石墨加热器等。高温高压实验中,为了保证样品附近均匀的压强和恒定的温度,又需要特定的传压介质(可以是液体、气体或固体,比如水、酒精、氖气、氧化镁等)和冷却系统(可以用水或空气进行冷却)。
国内高温高压设备发展概况
国内高温高压的设备一直依赖于进口设备,除了价格昂贵,供货周期长,而且不能及时的得到设备的技术培训及支持。
2013年,由湖北洛克泰克仪器有限公司(RTK公司)研发制造的,国内首台高温高压设备诞生,弥补了国内高温高压设备需求的空白。
RTK高温高压活塞圆筒压机采用静态高压技术,核心部件采用高端材料精密制造而成,为研究者提供大腔体静高压样品环境,温度场均一稳定,可以同时提供温度达1800℃和压力达4GPa的实验环境。
同时配合洛克泰克公司(RTK公司)的自动加压恒压装置,可以升级为自动加压恒压型产品,自动压力控制即压力传感器将被测压力转换为其他便于利用的信号,并将其传递给微机控制器,微机控制器将反映压力的信号值与预定压力值比较,产生偏差信号,并传递给压力控制器,*终实现自动加压、减压或保持恒定压力。
原创作者:湖北洛克泰克仪器股份有限公司