(57)【要約】  複合構造物は、溶接によって一体化され、同時に圧密化されることになっている種々の材料の複数の層を備えている。方法は、音速が複合構造物の浸入時に相当変更されるように種々の層の密度および弾性率が組成、形状、状態および温度によって適合されることにある。衝撃波は、一面または両面に印加される。この衝撃波は、加算することができる調和振動に分解し、エネルギーの集中を個々の境界に生じ、層の内部および層の間の結合を確実にする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
衝撃波によって複数の不均質層中の金属材料またはセラミック材料を圧密化し同時に結合する方法であって、種々の層における異なる伝達速度のために、前記衝撃波の増大が境界において目的に合った反射、屈折および集中によって生じることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記衝撃波が、作用されることになっている材料上に平坦な硬い工具による機械的な衝撃によって生成される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記衝撃波が、構造的構成要素に対する、７ｍ／秒〜１００ｍ／秒、好ましくは２０ｍ／秒〜６０ｍ／秒の対応する速度で移動される塊の衝撃によって生成される請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記種々の層における音の伝達速度が、１：２以上の比である請求項１、２、３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
１層が粉末からなり、１層または複数の層が固体金属からなる請求項１、２、３、４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
１層が微粉末状のクロムからなり、他の層がステンレス鋼からなる請求項１、２、３、４、５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
１層がチタン・アルミニウム混合物または合金であり、他の層がステンレス鋼からなる請求項１、２、３、４、５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
１層が２ホウ化チタンを含有する粉末からなり、他の層がステンレス鋼からなる請求項１、２、３、４、５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記衝撃波の連続速度の変更が、軟質層からなり、かつ種々の硬度を有する２つの中間層によって包囲されるコアによって与えられ、これらの層が上述の３つの層よりなお固い２つの外層によって更に包囲される請求項１、２、３、４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記１層がチタン・アルミニウムからなり、前記中間層が銅からなる請求項１、２、３、４、９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記１層がクロムからなり、前記中間層が銅からなる請求項１、２、３、４、９の範囲内に記載の方法。
【請求項１２】
前記１層が２ホウ化チタンを含有し、前記中間層が銅からなる請求項１、２、３、４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
少なくとも１層が、Ａｌ、Ｃ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｂｉ、Ｃｅ、Ｖ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｗ、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＴｉＢ２、ＭｏＳ２、ＴｉＣ、ＳｉＡｌの少なくとも１種の粉末および／または少なくとも１種の亜合金からなり、１層または複数の層が固体金属からなる請求項１、２、３、４、５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
少なくとも１層が、保護カバーとして作用するだけであり、実際の構造的構成要素に属する必要がない請求項１、２、３、４、５、１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
圧密化および結合が、最低融点を有する構成要素の溶融温度より低い温度で支援される請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記方法が、めっき工程のための封入挿入材料を形成するために用いられ、独立の方法としてもはや用いられず、前記結合が鍛造によって直接作用され得るようになっている請求項１〜１５のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の適用分野は、実質的に金属、合金、セラミックス−金属複合材料または硬質材料から構造的構成要素を形成することに属し、粉末から生じる道具は固化され、種々の組成、厚さおよび特性の複数の層からなる。３枚のプレートからなる多数の例が公知であり、一定の特性を有するプレートが２枚の耐性のあるプレートの間に具備されている。２枚の金属プレートの間の絶縁材料、アルミニウムまたはジルコニウム合金からなる２枚のプレートの間のウラン合金、２枚の金属プレートの間のハニカム構造物などを、例として挙げることができる。ある場合には、外部プレートは絶縁であり、アクティブコアを保護し、別の場合には、構成要素はたとえば、ハニカム構造の場合には慣性モーメントなどの結合によって改善される特性を有する。
【０００２】
外部プレートは、同一強度であっても異なる強度であってもよい。機械的応力または衝撃に曝されるプレートは、より高い強度があってもよい。容器の内部用のプレートは、優れた耐食性の金属または合金からなるか、または接触用途に適しているのに対し、外部プレートは機械的により耐性がある合金からなると言われている。
【０００３】
一方の面は十分な冷却を確実に行う銅からなっていてもよく、他方の面は海の大気に対してより高い耐性および良好な挙動を有するＡＧ５からなってもよい。ＡＧ５はアルミニウムおよび５重量％のマグネシウムからなる公知の合金である。
【０００４】
３層より多い層を設けることができるが、構造物が導電性構成要素において溶接される必要がある場合には、２層のみであってもよい。この導電性構成要素は、銅からなるか、または耐性があるか、または鋼またはインコネルまたは特殊な場合にはチタンまたはチタン合金からなってもよい。陰極スパッタリングまたはアークスパッタリングに関する電気接点および被覆材料は、一例として記載される。
【０００５】
本発明による方法において、種々の層のいずれかを構成することができるコアは粉末である。この粉末は、初めにプレフォームを形成せず、同一の工程の中で圧密化し、封入材料によってめっきされてもよい。この工程後、上記の被膜はコアと効果的に緊密に結合されるか、またはその機能が一時的である場合には、単独に分離することができる。
【背景技術】
【０００６】
粉末冶金部品の基本的な製作技術を要約することができ、プレス鋼コンパクトに関連して理解される。工具としては、ダイ、ロアパンチ、およびアッパパンチが挙げられる。粉末は、ダイに注入される。アッパパンチは、下方に移動して、５０ｋｇ／ｍｍ２の圧力で粉末に作用する。アッパパンチは、再び上方に移動し、プレフォーム構造物が機能しうるほど十分に固化されたコンパクト構造物を取り出す。その相対密度は、約８５％である。コンパクトは、空気を還元することによって、または真空によって水素燃焼炉で焼結され、９５％を超える密度を得る。コンパクトは、較正をして、圧縮し、外層を滑らかにするダイに圧入される。
【０００７】
１９４０年頃に始まったこの基本技術には種々の変形がある。これらは、ホットプレスおよび熱間等方圧プレス（ＨＩＰ）を主に用い、非常にさまざまな品質構成要素を製作することができる。
【０００８】
トーソー・エス・エム・ディー・インコーポレイテッド（Tosoh SMD Inc.）の特許文献１には、プレートに対する拡散密封が粉末の圧密化と同時に実現される改良が含まれている。チタンプレートが容器の下部に配置され、粉末がそこに注入され、プレスによって圧縮され、容器が閉鎖される。次に、容器は熱間等方圧プレスに入れられ、１０００バールの圧力が約１０００℃で印加される。熱間等方圧プレスの工程は以下の通りである。温度および圧力の増大が１時間、停止が４時間、冷却および減圧が４時間である。固化された粉末とプレートとの間の密封は、固体・固体拡散（固相拡散solid-to-solid
diffusion）によって実現される。
【０００９】
旭硝子株式会社（Asahi Glass Co. Ltd.）の特許文献２は、粉末混合物において９５％の相対密度の実現に必要な温度範囲を規定している。たとえば、最低融点を有する構成要素が６６０℃で溶融するアルミニウムである場合には、圧縮中に必要な温度は少なくとも５０℃だけ融点に届かず、摂氏温度で温度の約９５％に相当する。
【００１０】
新規な材料が用いられる変形については、非特許文献１に記載されている。この方法は、粉末鍛造（Ｐ／Ｆ）と呼ばれている。上述のプレス鋼コンパクトに関して、基本的な製造方法のように、プレフォームの形成のために粉末が圧縮されるが、衝撃によって構成または圧縮成形される。上記の例では、プレフォームはホット状態にあり、２つのパンチの間のダイに配置され、衝撃によってダイに圧入され、ダイ中の自由空間全体に充填される。この変形は、衝撃波を用いて首尾よく行われるが、めっきを実現することはない。
【００１１】
特許文献３は、２つのステップでターゲット材料を形成する方法について述べており、粉末混合物がまず、その理論的密度の約９０％の成形要素にコールドプレスされ、次に好ましくは油圧鍛造プレスにおいて反復成形することによって、保護カバーがある状態またはない状態で圧縮成形される。プレフォームの形成および反復成形作業の必要性から、この方法はどちらかといえばコストのかかる方法であり、めっきを実現することはない。
【００１２】
非特許文献２は、粉末鍛造技術について興味深い詳細を述べ、「衝撃波」なる語を説明している。用いられる機械によって実現される速度が説明されている。
【００１３】
油圧プレス            ０．０１〜０．０５ｍ／秒
機械プレス            ０．０２〜０．６ｍ／秒
スクリュプレス        ０．５〜１ｍ／秒
ハンマ                ４〜７ｍ／秒
ペトロフォージハンマ  ９〜１８ｍ／秒
【００１４】
ペトロフォージハンマおよび類似の機械は、Ｍｉｌｌｅｒ’８１によれば、最大２０ｍ／秒の工具速度を実現する。
【００１５】
同一工程における粉末の固化およびめっきを実現する技術は、１つの方法のみであり、これが爆発技術である。
【００１６】
コーリアン・インスティチュート・フォー・マシンズ・アンド・マテリアルズ（Korean Institute for Machines
& Materials）の特許文献４は、爆発物質を用いることを教示し、爆発が点火装置によって誘発され、１〜３０Ｇｐａの圧力で２０００〜３０００ｍ／秒の速度の衝撃波に対して粉末とカバーの組合せが爆発に曝される。この圧力は、１００〜３０００ｋｇ／ｍｍ２に相当する。
【００１７】
日本油脂株式会社（Nippon Oil & Fats Co. Ltd.）の特許文献５は、同技術の場合には１０〜１００Ｇｐａの圧力を明記している。この圧力は、１０００〜１０，０００ｋｇ／ｍｍ２に相当する。
【００１８】
ユーリッヒ原子力研究所（Kernforschungsanlage Juelich GmbH）の特許文献６は、同技術を用い、方法の真空または人工空気における実行について明記している。現在、多数のハンダ付け部品が公知であり、ハニカム構造または電気接点のいずれかであるアクティブ部品は、銅、アルミニウム、鋼、インコネルによってはんだ付けされている。
【００１９】
最も一般的な例は、「アルクラッド（Ａｌ−ｃｌａｄ）」の名前で知られている。中間プレートは、２枚のプレートの間に具備され、改善した外観および／またはより高い耐性を実現するのに役立っている。このために、公知の方法は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる３つのブロックを一つずつ積み重ねて、タック溶接または溶接によって側面によって接合して、高温における圧延によってそれらを一体化することである。圧延作業は圧縮成形して伸張し、厚さを削減することになる。めっきは、固化とは異なり、個別に行われる。
【００２０】
【特許文献１】米国特許第５，３９７，０５０号明細書
【特許文献２】米国特許第６，２４８，２９１号明細書
【特許文献３】ＥＰ  ０  ２４３  ９９５  Ｂ１号明細書
【特許文献４】米国特許第５，７７９，８５２号明細書
【特許文献５】米国特許第４，７１３，８７１号明細書
【特許文献６】ＤＥ  ２  １９８  ６８６  Ａ号明細書
【非特許文献１】ＡＳＭ、「MetalsHandbook（金属ハンドブック）」第８版、１４号、１８８頁以下
【非特許文献２】Ａ・Ａ・ヘンドリクソン（A.A.Hendrickson）ら著、論文「Impact Forging of Sintered Steel Preforms（焼結鋼プレフォームの衝撃鍛造）」、雑誌「PowderMetallurgy，２０００」第４３巻、第４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
衝撃波は、衝撃に起因している。本発明は、種々の厚さの複数の材料からなってもよい部品を製作、鍛造または圧延することができる。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
この原理は、重ね合せ層または同心層の形で、接合素子の組合せを形成することにある。これらの層は、外部めっき層として機能する第１のプレートと、コア用の第２のプレートと、中間層として機能する第３のプレートと、第２のめっき層用の第４のプレートと、を備えることができる。図１は、これらの層から構成され、衝撃によって生成され衝撃波の用意が整っている容器を示している。これらの層は、厚さおよび機械的特性において著しく異なっていてもよいような態様で用いられる。
【００２３】
衝撃は、複合構造物に衝撃波を生成するために、一面または両面に対して高速で印加される。速度は、７ｍ／秒〜１００ｍ／秒の範囲であってもよい。理想的には、２０ｍ／秒〜６０ｍ／秒の範囲である。この衝撃波は、材料中の音速にほぼ相当する速度で材料中に伝達する。衝撃波の速度は、個々の材料のそれぞれに浸入時に変化する。波は、軟質材料で偏向し、硬質材料で反射する。図２は、異なる硬度の２つの材料の間の境界における衝撃波の基本的な挙動のいくつかの可能性を示している。衝撃波の加算が接触領域で生じ、エネルギーを増大させ、公知の鍛造、圧延または爆発溶接によって得られるものよりはるかに高い品質の圧密化および結合を実現する。
【００２４】
上述のように、複合構造物を伝達する波は、粉末、プラスチック層および硬質層に浸入時に変位する。そのたびに、波はその速度を変化させる。したがって、この方法は、波の重ね合せを生じる。重ね合せのこの原理は、算出することができるか、少なくとも予測可能な著しい効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
２つの波を結合するために、波を加算するだけで実は十分である。逆に、波の分析のためには、波を基本波の和に分解するだけで十分である。したがって、フーリエの定理は、以下のように表現することができる。正規化条件において、実変数ｔの各関数Ｆ（ｔ）は、変数ｔの調和関数の和に分解されることができ、これは、関数の以下の和の１つを意味する。
【００２６】
【数１】
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【００２７】
【数２】
2005509749.tif 000004
または
【００２８】
【数３】
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【００２９】
【数４】
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【００３０】
各基本関数またはフーリエ成分は、ｔに関する展開の度合いによって特徴付けられる。この和は、図３に見られるような調和波の重ね合せを示している。
【００３１】
１回の衝撃からの衝撃波の重ね合せの原理に関する事実は、構造物の特性および機械的特性に基づいて材料ごとに変化する音速によって説明されることができる。水中の音速は約１５７０ｍ／秒であり、大部分の固体中の音速は約３０００ｍ／秒であるが、１０００〜６０００ｍ／秒の範囲で変化する可能性がある。鋼における音速は、約５０００ｍ／秒である。固体状態の銅において、音速は約１０００ｍ／秒程度である。したがって、材料自体、その状態および温度が、産業基盤において実現するために、本発明による方法に関して十分な余地を提供することになる。
【００３２】
他方、球面波の強度の減少は、その起点からの距離に基づいて算出されることができる。実際には、事実に基づく測定は、計算結果に対応しない。この強度の損失は、均質な媒体中を伝達する場合であっても生じる。この強度の損失は、吸収および熱への変換に起因するに違いない。１つの原因は、材料中の内部摩擦である。この摩擦は、２つの材料の間の境界、粉末粒子と粉末粒子の境界、プレートと粒子の境界、プレートとプレートの境界などで主に生じる。温度ピークは、最大圧縮面で生じる。この温度は、隣接面に伝導される。微視的な規模では、波のエネルギーは、原子または分子の並進速度の増大に作用するのみならず、振動の形態の衝突のためにその一部が消失する。
【００３３】
衝撃波の速度は、周波数の増大と共に増大する。したがって、たとえば、鋼、インコネル、チタンなどの増大した音速の固体薄層への衝撃の印加によって、衝撃波を生成することは興味深い。
【００３４】
高温における銅またはアルミニウムなどの粉末、粒またはプラスチック層は、硬質層の背後に配置されなければならない。反射層もまた、波の吸収を回避するために硬質でなければならない。これもまた、結果的には簡単な鍛造の条件となる。
【００３５】
衝撃波の起点：４０ｍ／秒で移動するハンマまたは鍛造ダイなどの重い塊を見ることにする。衝撃は、ダイによって高い慣性を有する頑丈な支持物上の容器またはバーに印加される。バーは、図１に見られるような異なる材料の複数の層を備えている。１未満の相対密度の層、すなわち第２の層は、厚さ２ｍｍであるように形成されることができる。移動中の塊を停止させるために必要な時間は、１／１０，０００秒に達する。このパルスは、衝撃波を生成する。重さ３０トンの移動する塊によって、バーに印加される作用は、以下のように算出されることができる。
Ｗ＝１／２（３０，０００／９．８１）Ｖ２
【００３６】
速度が４０ｍ／秒の場合の結果は、
Ｗ＝２４４６ｍｔである。
【００３７】
このような速度は、圧縮空気または上記によって作動される機械を用いて、一定の状況下で得られる。上記の場合には、思わしくない副作用がフラッシュ蒸発によって生じる。同一速度の２つのカウンターブローダイを備えた成形機は、上面および下面との間にまったく差を生じることなく、部品を製作することができるという利点を備えている。
【００３８】
衝撃の時間間隔：衝撃の時間間隔は、本来ダイの速度に左右されることなく、衝撃を与える塊および、衝撃を受ける構造物の自由度、すなわち複合構造物の密度および弾性率にのみ左右される。たとえば、周囲温度で銅アルミニウム合金の弾性率は６５００ｋｇ／ｍｍ２であり、鋼の弾性率は２２，０００ｋｇ／ｍｍ２である。
【００３９】
衝撃の時間間隔を以下のように表現することができる。
【００４０】
【数５】
2005509749.tif 000007
式中、Ｌは構造物構成要素の厚さであり、
Ｍはｋｇ／ｍｍ２単位の弾性率であり、
Ｄは密度である。
【００４１】
衝撃波の伝達：衝撃波の伝達速度は、実質的に材料中の音速に相当する。
【００４２】
増大する温度または低い相対密度のために、比較的軟質である少なくとも１つの材料を備えた複合構造物において、跳ね返りは生じず、些細な衝撃の間隔は第１および単独の衝撃波に対応すると仮定することができる。
【００４３】
構造物構成要素に作用する負荷：最初に構成要素に作用する負荷は、他の方法を用いた場合および公知のハンマ、油圧または機械プレスまたは熱間等方圧プレスを用いた場合と同様に、第１の作用位相を構成する。この作用は、衝撃波によって特に行われる作用によって重ね合わせられる。
【００４４】
研究によっては、以下の公式を参照する。
【数６】
2005509749.tif 000008
式中、Ｖは速度であり、
Ｍはｋｇ／ｍｍ２単位の弾性率であり、
ｄは密度であり、
ｇは９．８１ｍ／秒２であり、
Ｒはｋｇ／ｍｍ２単位の比負荷である。
【００４５】
材料が圧縮成形中には、この負荷は３５ｋｇ／ｍｍ２であり、面１２００×６００ｍｍのバーの場合には２５，０００トンの負荷を生じる。
【００４６】
衝撃負荷および衝撃波：負荷はそれだけで公知の効果を有する。プレスまたは公知の鍛造機によって、負荷を印加することができる。
【００４７】
本発明の範囲内で、材料が圧縮成形される負荷は、原則として作用する。維持される複合構造物の正確な構成に関して前方に一定の速度から、材料に浸入する衝撃波が生成されて、反射および屈折されるため、選択された境界に集中する。対応する構成と共に、この速度は、本発明の一部を形成する。
【００４８】
境界：波は、硬質層中を高速で、軟質層中を低速で伝達し、一定の硬点で屈折される。
【００４９】
本発明による方法：本発明の範囲内の方法は、以下の通りである。管の一部が切断、洗浄され、一方の端部において溶接によって閉鎖される。次に、他方の端部において真空下で金属粉末が充填され、閉鎖される。これが公知の手順である。管は、粉末の溶融温度の約２分の１に相当する温度まで加熱される。管は、硬化鋼のブロックまたは、類似の硬い工具の上に配置され、衝撃が印加される。衝撃は、別のブロックによって生成され、２０〜６０ｍ／秒の適合速度で伝達する。粉末は圧密化され、９６％を超える密度となり、管との結合は冶金の品質による。
【００５０】
この方法は、以下の条件によってさらに一層正確に定義される。容器の管は、任意のめっき層である。
【００５１】
粉末は、容器内にプレフォームとして挿入されない。明らかに、本方法は、プレフォーム形成の追加ステップを行わなくても高密度材料を形成することができる。
【００５２】
衝撃は、爆発を伴わない機械的な手段によって与えられる。
【００５３】
この方法は、パンチまたはクローズドダイを備えたダイを具備する工具を利用しない。
【００５４】
ダイは平坦であり、相対速度が７ｍ／秒〜１００ｍ／秒であり、２０ｍ／秒〜６０ｍ／秒であれば理想的である。
【００５５】
種々の構造物、めっき層、コアおよび場合によってさらなる構成要素における音速は、作動状態下で少なくとも１：２以上の比である。
【００５６】
この方法は、従来の鍛造温度、焼結温度または圧延温度より低い温度で実行される。この温度は通常８０〜９５％であるのに対して、摂氏温度で融点の４０〜８０％の温度に相当する。いずれの場合においても、温度は、最低融点を有する構成要素の溶融温度より低い。
【００５７】
最も簡単な場合には、粉末はたとえば金属クロム粉末である。
【００５８】
第１の変形では、粉末は、複数の金属粉末、たとえばＴｉとＡｌまたはＣｒとＮｉまたはＭｏ，ＣｒとＳｉ（非金属）の混合物である。数は一定ではなく、唯一必要なことは均質な混合物を得ることである。実際には、本発明者は、コバルトを元にした合金の場合には６種の構成要素を超えることはめったになかった。
【００５９】
第２の変形では、粉末は、ＴｉとＴｉＢ２またはＣｒとＣｒ２Ｏ３などの金属とセラミックの混合物である。
【００６０】
第３の変形では、管は、銅、チタン、インコネルまたはアルミニウムの基部の上の金属または別の合金からなる
【００６１】
第４の変形では、管は、丸くなく、楕円または矩形である。
【００６２】
第５の変形では、銅またはアルミニウムの必要な管は柔らかすぎるため、処置後、制御された形状を確保することは不可能である。したがって、安定化容器または、たとえばステンレス鋼（図４）の外部バイプには位置される。
【００６３】
第６の変形では、管は、作用が同時的な圧密化および結合には十分でない、すなわち、１〜５ｋｇ／ｍｍ２以下の負荷が印加されるような寸法である。得られる結合は圧延による圧密化および結合のための初期材料として作用するだけに過ぎず、微小範囲の接着、縁の任意の溶接または折り畳みに置き換える。このことから、個々の圧延段階中、連結のせん断を回避するために層の間で均質な速度を確保する。
【実施例】
【００６４】
産業用途の第１の実施例
長さ１ｍ、直径１４０ｍｍおよび厚さ５ｍｍのステンレス鋼管を具備する容器は、内部に銅の層を備えている。この層は、初期厚さ１０ｍｍの内管を構成している。製作された複合管は、一方の端部では溶接によって閉鎖され、粉末鍛造において用いられるプレフォームを有する場合と同様に、任意の他の形態で圧縮または挿入される必要がないチタンおよびアルミニウムの粉末の混合物で充填される。複合構造物は、最低溶融温度の構造物の溶融温度より明らかに低いと思われる温度まで加熱される。この構造物は本事例ではアルミウムであり、１００℃超低い。衝撃が約２８ｍ／秒の速度で２つの対向する平坦な本体によって与えられる。この温度で、ステンレス鋼の層は、弾性率１７，０００であり、結合していない粉末および銅の弾性率は約２，０００である。印加される負荷は、粉末を約９０％まで圧縮成形する。これは、中程度の性能の油圧プレスによって行われてもよい。衝撃波は、鋼の初期特性を変化させることなく鋼に浸入し、相当の散乱によって圧縮された粉末に浸入し、銅の中で屈折される。衝撃波は、第２の鋼層によって停止され、反射される。衝撃波は、めっきによって塗布される部分に集中し、機械的に作用し、熱を放出する。この工程後、粉末の混合物は圧密化され、溶接によって銅と結合される。したがって、機械加工によって二重プレートが得られる。鋼は伝達物質および保護カバーとしてのみ作用する。機械的に有用な負荷は、１／１０秒未満の短い間隔の場合のみ印加され、数ｋｇ／ｍｍ２の範囲であってもよい。しかし、粉末は完全に圧密かされ、めっきは純粋な金属接続によって確実に行われる。
【００６５】
産業用途の第２の実施例
厚さ４ｍｍのステンレス鋼管を具備する容器は、真空下でクロム粉末で満たされ、両端が閉鎖される。最初は丸い断面形状の鋼の円筒スリーブは、充填前に平坦化され、断面形状が楕円になる。複合管は、クロムの溶融温度の２分の１と考えられる温度まで加熱され、衝撃が約２５ｍ／秒の速度で互いに接近する２つの本体によって印加される。衝撃波は、クロム粒子によって屈折され、反射される。クロムと鋼の境界におけるエネルギーの集中および波の加算が誘発される。クロム粒子と鋼が共に溶接されたことが電子顕微鏡法から分かる。ねじれが加えられる場合には、構造物は境界で破損するのではなく、クロムの付近で破損する。きわめて短時間の低い機械的負荷にもかかわらず、粉末は圧密化され、めっきが確実に行われる。
【００６６】
産業用途の第３の実施例
バーは、アルミニウム合金に基づく粉末混合物の層によって隔てられるアルミニウム合金の２枚のプレートを具備している。これは、特に高い相対密度を備えているわけではないため、プレフォームではない。複合構造物は、アルミニウム合金の溶接フレームによってまとめられるか、別の場合には、ステンレス鋼の容器内に配置される。組成物は、真空作動下で、閉鎖される。バーは、アルミニウムの溶融温度より２００℃低い平均温度まで加熱され、約２８ｍ／秒の速度で移動中の２つの本体の衝撃に曝される。粉末は負荷の作用によって、約８５％の密度まで圧縮される。粉末の圧密化および元は粉末である中心部分への溶接は、衝撃波の屈折および加算によって２枚の横方向のプレートまたはスリーブによって行われる。コアおよびスリーブの溶接による結合は、バーの同時圧延が構成要素を移動することなく行うことができるほど十分に強い。
【００６７】
産業用途の別の実施例
上述の３つの実施例の構成要素に加えて、本方法は材料の以下のペアに適用して成功することが分かっている。１０００℃未満の温度にもかかわらず、銅の挙動によって決定される摂氏温度でクロムの溶融温度の約５０％であるクロムと銅、クロムとインコネル、チタンとアルミニウム、チタンと２ホウ化チタン（セラミック材料）とステンレス鋼、ニッケルクロム合金と鋼およびインコネル、ジルコン合金とウラン合金とジルコン合金、アルミニウムめっきを有する同材料である。固体材料を粉末材料の形態で挿入することができ、波の伝達速度を減少させるという点において、この方法は適応性がある。
【００６８】
上述の方法の効率を表すために、クロム、チタンアルミニウム、鋼のめっき層を備えた２ホウ化チタン、銅、アルミニウム、チタンまたはチタン合金などの多数の材料でこの方法が機能することを保証している。実際の構造的構成要素に関する体系的な試験は、非金属のセラミック構成要素を用いた場合でも、上述の方法が良好な結果を得ることを示している。この場合には、層としては、材料Ａｌ、Ｃ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｂｉ、Ｃｅ、Ｖ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｗ、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＴｉＢ２、ＭｏＳ２、ＴｉＣ、ＳｉＡｌの少なくとも粉末または亜合金のほか、固体金属の１層または複数の層からなるもの、が挙げられる。
【００６９】
上述のように、本発明は用いることができるが、１つまたは複数のスリーブが最終的な製品の中に保持されることができない場合には、コアまたはスリーブの１層または複数の層を用いるだけであるために、作業によって除去する可能性もある。この場合には、スリーブは、製作工程中の一時的な機能を備えているに過ぎない。高価な機械的処置を回避するために、スリーブの除去をコストのかかる作業によって行う必要のない方法を適用することができる。この場合には、中でも拡散障壁として作用する塗料が、たとえば、ステンレス鋼管の内側にある１つの構成要素または複数の構成要素に塗布される。数μｍのこの薄層は、衝撃波の伝達時に相互に作用することなく、拡散によって危険に曝されることになるスリーブを簡単に除去することができる。主に酸化物および非酸化物セラミックスなる種々の層は、このために行われた試験に成功した。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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