Schematischer Aufbau der Okataeder-förmigen Hochdruckzelle mit Thermoelement (Grafik: C. Schimpf)Für statische Hochdruck-Hochtemperatur-Versuche werden am Freiberger Hochdruckforschungszentrum zwei hydraulische Pressen mit 1000 t und 750 t Presskraft genutzt. Mit Hilfe von Walker-Typ Modulen der Firma Max Voggenreiter GmbH kann die uniaxiale Last der Presse über sechs Pressstempel (wedges) auf acht Hartmetallwürfel (WC-Co) verteilt werden. Diese besitzen angeschliffene Würfelecken (Trunkierungen) und umschließen dadurch eine oktaederförmige Druckzelle, in deren Zentrum die Probe sitzt. Durch die mehrstufige Verteilung der Last kann eine quasihydrostatische Kompression der Probe erzielt werden. Die maximal erreichbaren Probendrücke hängen dabei vor allem von der Größe der Hochdruckzelle (mit Probe) und der aufgebrachten Last ab.

Etablierte Standardgrößen (Oktaederkantenlänge/Würfeltrunkierung in mm) am Freiberger Hochdruckforschungszentrum sind:

18/12       18/11       14/8       10/5       10/4,5

Die maximal erreichbaren Probendrücke betragen 18 GPa. Die Probenvolumina liegen im Bereich von 0,001-0,2 cm³. Durch den Einbau eines geeigneten Ofenmaterials (z.B. Graphit oder Metalfolieöfen) in die Hochdruckzelle ist zudem eine Wärmebehandlung der Probe unter hohem Druck (bzw. auch während der Kompression/Dekompression) möglich. Über eine elektrische Heizung (DC oder AC) können Temperaturbedingungen >2000 °C eingestellt und bei Bedarf auch über mehrere Stunden stabil gehalten werden. Um die Probe vor Reaktionen mit der Atmosphäre oder dem Ofenmaterial zu schützen ist zudem eine Kapselung der Probe möglich. Da die Hochdruckzellen, sowie die für die Versuche notwendigen Verbrauchsmaterialien im Labor selbst gefertigt werden ist eine individuelle Anpassung an die erwünschten Versuchsbedingungen leicht möglich.
 

Typische Zielstellungen dieser Hochdruck-Hochtemperatur-Versuche, die im Rahmen von Forschungstätigkeiten und zu Lehrzwecken untersucht werden sind:

• ex-situ Untersuchungen von Phasenumwandlungen und Phasenstabilitäten (z.B. DOI: 10.1080/08957959.2013.857020)
• Synthese neuer Materialien (z.B. DOI: 10.1103/PhysRevB.100.054403)
• Einstellen bestimmter Phasen und/ oder Mikrostrukturen (z.B. DOI: 10.1039/C2CS15351C)
• Herstellung von Halbzeug, z.B. für die Werkzeugherstellung (z.B. DOI: 10.1088/1757-899X/564/1/012004)
• Untersuchung des Sinterverhaltens unter Hochdruckbedingungen 
• methodische Weiterentwicklungen (z.B.
  DOI: 10.1088/1742-6596/215/1/012193)