中国超硬材料高压设备的过去、现在与未来

中国超硬材料整整走过了60多年的历程，今天已经成为门类齐全、质量上乘、产量丰盈的世界级的生产大国。除了充分满足国内市场需求，还为全球绝大多数国家提供了优质产品，为全球经济技术发展作出了应有的贡献。

       1、金刚石合成设备发展简史

       中国超硬材料确实是在极端困难的条件下进行研究工作的，创造性地在1963年获得了我国自己研发的第一批金刚石！经过了近60年的发展，我们从从无到有、从小到大、从弱到强，已经可以覆盖整个领域，有的还有特色，进入强国之列。但是我们也应认识到：有中尚缺、大不最强、强中有弱。

       1.1 金刚石合成设备的发展

       金刚石压机设备是静态高温高压的唯一基础。不可争议的是国产六面顶压机的发展成就了中国和世界人造金刚石行业的发展。在中国进行金刚石等超硬材料研发中，合成设备进行过多种类型的探索，开始有两面顶、四面顶、六面顶等。但到了上世纪70年代初，四面顶首先被淘汰。但两面顶、六面顶之争一直延续到上世纪90年代初（当然有极少数人坚持到21世纪初），后来具有中国特色的六面顶压机挺立在了潮头。

       由于早期在扩大腔体时，我们就认识到扩大腔体不仅仅是提高产量，更重要的是可以带来质量提高，所以压机大型化是早期科研人员的愿想。

       中国特色的六面顶压机研制阶段：1965年开始，中国的六面顶是Ф230mm缸径专用压机，其主要特点是缸梁结构，铰链结合。产生超高压的工作缸组件置于承受其轴向及径向压力的刚性架体即铰链梁中，铰链梁则通过12件销子穿接使之相互结合成为一体。活塞沿x、y、x三轴运动，并向同一中心施加压力。

       当合成腔体仅为Ф10mm的上世纪70年代初，笔者就开始研究扩大腔体的可能性，后来相继有了Ф12mm，Ф（15～16）mm，Ф（18～20）mm等不同腔体出现，但真正在国内推广是Ф18mm腔体。这时金刚石强度由18N提高到了100～110N。

       在1976年左右，第一次突破“小压机”之框，实现了Ф（280～320）mm的“大压机”，这是突破首次研发压机后的新尝试，这时合成腔体首次达Ф23mm，后来该型压机稳定在了Ф（25～28）mm。这时单产可达10～15ct或以上，金刚石强度可达150～180N。

       压机大型化的过渡阶段：1990年开始了Ф（360～400～420～450～480）mm的各种压机的“大压机”，其实笔者从来没有把它们称为“大压机”，只是压机大型化进程中的一个阶段而已。但随着压机的逐步扩大，一个压机大型化的理念已经形成。这时顶锤为Ф（90～103）mm，合成腔体也逐步达到Ф（30～40）mm左右，顶锤和成本大幅度下降开始占了先机。单次产量达标35～60ct，TI>70，TTI>50。