HPHT تقوم بتصنيع الماس الاصطناعي الجزء 1

يتمتع الألماس الطبيعي بصلابة وندرة شديدة، ويجمع بين المجوهرات والقيمة الصناعية. لكن عنق الزجاجة في القدرة على إنتاج الماس الطبيعي لم يتم كسره حتى منتصف-القرن العشرين مع ظهور "تقنية درجة الحرارة العالية والضغط العالي (HPHT)" - ومعدات HPHT هي "الآلة الأم" الأساسية لمحاكاة البيئة الأساسية للأرض وإنتاج الماس الاصطناعي بكميات كبيرة.

 

HPHT تعني تقنية التصنيع ذات درجة الحرارة العالية والضغط العالي

 

الجزء الأول: المبدأ الأساسي

إن جوهر تقنية HPHT، التي تحاكي "مجال توليد الماس" في قلب الأرض، هو إعادة إنتاج ظروف التكوين الطبيعي للماس في تجويف اصطناعي وتعزيز تحويل مصدر الكربون إلى الماس.

• معيار التكوين الطبيعي: يولد الألماس الطبيعي على أعماق تتراوح بين 150-200 كيلومتر في الوشاح، ويتطلب درجات حرارة عالية تصل إلى 1100-1500 درجة مئوية وضغوط عالية تتراوح بين 4.5-6 جيجا باسكال (حوالي 45000 إلى 60000 مرة الضغط الجوي). يتم ترتيب ذرات الكربون في شبكة مكعبة لتكوين الماس في هذه البيئة.

• المنطق الأساسي للديناميكا الحرارية: يوضح مخطط طور الكربون أنه تحت الضغط العالي ودرجة الحرارة المرتفعة، يكون الجرافيت (شكل الكربون الشائع) في حالة شبه مستقرة، والماس هو الطور المستقر. تتمثل المهمة الأساسية لمعدات HPHT في إنشاء "المنطقة المستقرة للماس" بدقة وتعزيز التحويل الاتجاهي لمصادر الكربون (مثل الجرافيت)

 

 

الجزء 2: النواة الفنية -

ثلاث طرق رئيسية لمعدات HPHT
تحقق معدات HPHT الظروف القاسية من خلال "الضغط الميكانيكي+التدفئة الكهربائية"، ومسار التكنولوجيا السائد لديه اختلافات كبيرة في تحديد المواقع بسبب الاختلافات الهيكلية.

 

1. آلة الضغط ذات الوجهين: القوة الرئيسية التجارية المبكرة

• بناء: 2 كتل سندان من كربيد التنجستن للضغط النسبي، وتسخين مقاومة الأنبوب المعدني.
• سمات: بنية بسيطة، منخفضة التكلفة، ولكن توزيع الضغط غير متساو، غير قادر على إنتاج بلورات مفردة كبيرة.
• الوضع الحالي:يُستخدم بشكل أساسي لتصنيع منتجات صغيرة الحجم من مسحوق الماس الصغير والماس متعدد البلورات (PCD).

 

2. آلة الضغط العلوي ذات الستة جوانب: جوهر الصناعة الحالية (بقيادة الصين)

• بناء: تقوم ستة أسطوانات هيدروليكية بتشغيل المطرقة العلوية من كربيد التنجستن، والتي تضغط على وسط الضغط المكعب (يلايشي) من ستة اتجاهات، مما يحقق الضغط العالي والتسخين الموحد بشكل متزامن.
• المزايا الأساسية: توزيع ضغط موحد، حجم تجويف كبير، مناسب للإنتاج الضخم الصناعي (بلورات مفردة كبيرة بدرجة الأحجار الكريمة/الأدوات).

 

سير العمل المبسط:

• أ. التجميع: مصدر كربون (جرافيت عالي النقاء-)، محفز معدني (حديد/كوبالت/نيكل)، بلورة بذور مدمجة في تجويف البيروفيليت؛
• ب. الضغط: يتم دفع ستة مطارق بشكل متزامن للأمام، مما يشكل ضغط ماء ثابت يبلغ 5-6 جيجا باسكال داخل الحجرة؛
• ج. التسخين: يتم كهربة القطب وتسخينه إلى ما فوق 1400 درجة مئوية لإذابة المحفز؛
• د. النمو: يقوم المحفز بإذابة الجرافيت وترسيب الماس على بلورة البذور؛
• ه. التبلور: إزالة المنتج النهائي بعد التبريد وخفض الضغط.

 

3. آلة ضغط الكرات المنقسمة/متعددة الأوجه-: متخصصة في إجراء -أبحاث علمية متطورة.

• بناء: 8 كتل سندان أو أكثر تشكل سطحًا كرويًا وتضغط على التجويف الكروي.
• سمات: ضغط الماء الثابت الأكثر اتساقًا والقدرة على التكيف القوية للغرفة، ولكن تكلفة المعدات مرتفعة للغاية (بعشرات الملايين).
• تحديد المواقع: يستخدم لإجراء-أبحاث متقدمة حول المواد فائقة الصلابة وتصنيع الألماس الخاص (الإنتاج غير الضخم).

 

 

بالنسبة للنصف الثاني من المشاركة حول طريقة وعملية تصنيع الماس الاصطناعي HPHT، يرجى الاستمرار في الاهتمام بهذا الموقع. شكرا لدعمكم.