(57)【要約】【解決課題】試料を容易に装填可能で、衝撃圧縮成形後に成形物を破損せずに取り出すことができ、再利用することができる、衝撃圧縮成形に用いる試料容器および成形装置を提供する。【解決手段】衝撃圧縮成形用試料容器１４は、着脱自在な構成部材として、（A）上面に環状溝４ｂを有する台座４と、（B）当該台座４の環状溝４ｂに嵌合する台座補助リング２と、（C）当該台座補助リング２の空洞部２ａに嵌合する凸部１ａを下面に有し、上面には別の凸部１ｂを有する衝撃受部材１と、（D）当該衝撃受部材１の上面の凸部１ｂに嵌合する段差を有する保持リング３と、を具備する。【選択図】図１
2012106262.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記着脱自在な構成部材：
（A）上面に環状溝を有する台座と、
（B）当該台座の環状溝に嵌合する台座補助リングと、
（C）当該台座補助リングの空洞部に嵌合する凸部を下面に有し、上面には別の凸部を有する衝撃受部材と、
（D）当該衝撃受部材の上面の凸部に嵌合する段差を有する保持リングと、
を具備し、当該構成部材の組立時には
当該台座の環状溝に嵌合した当該台座補助リングの空洞部と当該衝撃受部材の下面の凸部との間に、試料装填部が形成され、
当該台座補助リングと当該衝撃受部材の下面との間に、空隙が形成される、
衝撃圧縮成形用試料容器。
【請求項２】
前記台座は、下面に凸部を更に有する、請求項１に記載の衝撃圧縮成形用試料容器。
【請求項３】
前記台座の下面に当接するモーメンタムトラップを更に具備する、請求項１または２に記載の衝撃圧縮成形用試料容器。
【請求項４】
各構成部材がすべて同一素材から製造されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の衝撃圧縮成形用試料容器。
【請求項５】
前記台座および前記保持リングには、それぞれの外縁から等距離の位置に、組立時に位置決めおよび各構成部材を締結するためのボルト用貫通孔が設けられている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の衝撃圧縮成形用試料容器。
【請求項６】
下記着脱自在な構成部材：
（E）密閉用底板と、
（F）当該密閉用底板の上に設置されて請求項１〜４のいずれか１項に記載の衝撃圧縮成形用試料容器を格納する空洞部を形成し、真空手段に連結されている排気口を有する側壁と、
（G）当該側壁の上に設置されて飛翔体経路となる空洞部を形成し、飛翔体を設置する飛翔体保持部を有する飛翔体ガイド部と、
（H）当該飛翔体ガイド部の飛翔体保持部に位置づけられる飛翔体と同径の噴射口を有する爆薬装填部と、起爆手段と、を有する飛翔体発射部と、
を具備する、衝撃圧縮成形装置。
【請求項７】
前記衝撃圧縮成形用試料容器を載置する弾性部材と、
前記衝撃圧縮成形用試料容器を所定位置に保持する位置決め手段と、
を更に具備する、請求項６に記載の衝撃圧縮成形装置。
【請求項８】
前記飛翔体保持部は、飛翔体の飛程方向を決める所定角度の傾斜を有する、請求項６または７に記載の衝撃圧縮成形装置。
【請求項９】
前記飛翔体ガイド部および前記側壁および前記密閉用底板には、それぞれの外縁から等距離の位置に、組立時に位置決めおよび各構成部材を締結するためのボルト用貫通孔が設けられている、請求項６〜８のいずれか１項に記載の衝撃圧縮成形装置。
【請求項１０】
各構成部材がすべて同一素材から製造されている、請求項６〜９のいずれか１項に記載の衝撃圧縮成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体などからなる試料に瞬間的に高圧高温による衝撃を加えて成形する衝撃圧縮成形に使用する試料容器および衝撃圧縮成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉体に瞬間的に高温高圧による衝撃を加えて成形する衝撃圧縮成形により固体を成形する方法、たとえばダイヤモンド粉末の合成法（特許文献１）、酸化物超伝導体の製造方法（特許文献２）、超磁歪素子の製造方法（特許文献３）などが提案されている。
【０００３】
しかし、特許文献１では、粉体試料を入れる容器が銅製容器と記載されているだけで、容器の構造に関する詳細は記載されていない。銅製容器を用いていることから、衝撃力を受けた際に容器そのものも圧縮され破壊されてしまうと考えられ、容器の再利用は何ら考慮されていない。特許文献２及び３には、容器そのものに関する詳細な記載は一切ない。
【０００４】
また、衝撃圧縮を用いた磁石の作製において、黄銅と鉄の合金からなる円筒容器内にねじを設けて試料に付与される衝撃力を緩和する耐圧力容器を用いることが記載されている（非特許文献１）。しかし、衝撃圧縮成形後に、耐圧力容器内部の成形物を取り出すためには、容器を破壊しなければならないという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明者らは、衝撃圧縮成形後に成形物を容易に取り出すことができ、再利用可能な衝撃ターゲットカプセルを提案した（特許文献４）。当該衝撃ターゲットカプセルは、凸状の突起を有する台座と、当該凸状の突起に嵌着されて試料装填部を形成する台座補助具と、衝撃受部材とを構成部材とし、各構成部材が着脱自在であることを特徴とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１３４２８４号公報
【特許文献２】特開平４−２０２０４５号公報
【特許文献３】特開平１１−１８９８５３号公報
【特許文献４】ＷＯ２００８／０２９７２６号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】まてりあ  第４４巻  第４号２００５年  ２９６〜３０１項
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、特許文献４に記載の衝撃ターゲットカプセルの改良にあり、特に試料を容易に装填可能で、衝撃圧縮成形後に成形物を破損せずに取り出すことができ、さらに再利用することができる、衝撃圧縮成形に用いる試料容器および成形装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは鋭意研究の結果、衝撃圧縮成形時に衝撃力を直接受ける衝撃受部材と、試料装填部を画定する台座補助具との間に空隙を設けることにより、台座から成形物への反射衝撃波を緩和して、成形物の破損を防止することができることを知見し、衝撃圧縮成形用試料容器の発明を完成するに至った。
【００１０】
また、本発明の衝撃圧縮成形用試料容器を爆破成形装置に組み込むに際し、飛翔体が試料容器に衝突するまでの飛程において、抵抗となる気体を排除することにより、飛翔体が試料容器に正確に衝突し、衝突後の反射波の影響を最小限に抑制することができることを知見し、成形装置の発明を完成するに至った。
【００１１】
具体的には、本発明によれば、下記着脱自在な構成部材：
（A）上面に環状溝を有する台座と、
（B）当該台座の環状溝に嵌合する台座補助リングと、
（C）当該台座補助リングの空洞部に嵌合する凸部を下面に有し、上面には別の凸部を有する衝撃受部材と、
（D）当該衝撃受部材の上面の凸部に嵌合する段差を有する保持リングと、
を具備し、当該構成部材の組立時には
当該台座補助リングの空洞部と当該衝撃受部材の下面の凸部との間に、試料装填部が形成され、
当該台座補助リングと当該衝撃受部材の下面との間に、空隙が形成される、
衝撃圧縮成形用試料容器が提供される。
【００１２】
前記台座は、下面に凸部を更に有することが好ましい。
前記台座および前記保持リングには、それぞれの外縁から等距離の位置に、組立時に位置決めおよび各構成部材を締結するためのボルト用貫通孔が設けられていることが好ましい。
【００１３】
前記台座の下面に当接し、衝撃圧縮成形時の衝撃を吸収しおよび拡散させるモーメンタムトラップを更に具備することが好ましい。
また、本発明によれば、下記着脱自在な構成部材：
（E）密閉用底板と、
（F）当該密閉用底板の上に設置され、衝撃圧縮成形用試料容器を格納する空洞部と、真空手段に連結されている排気口と、を有する装置本体と、
（G）当該装置本体の上に設置され、飛翔体を設置する飛翔体保持部と、飛翔体経路を形成する空洞部と、を有する飛翔体ガイド部と、
（H）当該飛翔体ガイド部の飛翔体保持部に位置づけられる飛翔体と、飛翔体と同径の噴射口を有する爆薬装填部と、起爆手段と、を有する飛翔体発射部と、
を具備する、衝撃圧縮成形装置が提供される。
【００１４】
前記衝撃圧縮成形用試料容器を載置する弾性部材と、前記衝撃圧縮成形用試料容器を所定位置に保持する位置決め手段と、を更に具備することが好ましい。
前記飛翔体保持部は、飛翔体の飛程方向を決める所定角度の傾斜を有することが好ましい。
【００１５】
前記飛翔体ガイド部および前記側壁および前記密閉用底板には、それぞれの外縁から等距離の位置に、組立時に位置決めおよび各構成部材を締結するためのボルト用貫通孔が設けられていることが好ましい。
【００１６】
なお、衝撃圧縮成形用試料容器および衝撃圧縮成形装置の各構成部材は同一素材から製造されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の衝撃圧縮成形用試料容器は、各構成部材が着脱自在であるため、粉体試料の装填が容易であり、衝撃圧縮成形後に容器を解体して成形物を取り出すことができ、容器を破損することがなく、繰り返し使用することができる。また、衝撃受部材と台座補助具との間に空隙を設けているため、圧縮成形時に、台座に加わる衝撃力による成形物への反射衝撃波を緩和でき、成形物の破損も防止することができる。
【００１８】
本発明の成形装置は、使用時に、装置内部を真空として気流の存在を排除することができるため、飛翔体をターゲットである試料容器に正確に衝突させることができ、衝突後の反射波の影響を最小限に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の衝撃圧縮成形用試料容器の分解組立図である。
【図２】図２は、組立後の本発明の衝撃圧縮成形用試料容器の部分断面図である。
【図３】図３は、衝撃圧縮成形用試料容器の各構成部材の正面図および側面図である。
【図４】図４は、本発明の成形装置の部分断面図である。
【図５】図５は、本発明の成形装置の各構成部材の正面図および側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照しながら、本発明を詳細に説明する。
＜衝撃圧縮成形用試料容器＞
図１は本発明の衝撃圧縮成形用試料容器の分解組立図であり、図２は組立後の衝撃圧縮成形用試料容器の部分断面図である。本発明の衝撃圧縮成形用試料容器は、着脱自在な構成部材として、（A）上面に環状溝４ｂを有する台座４と、（B）当該台座４の環状溝４ｂに嵌合する台座補助リング２と、（C）当該台座補助リング２の空洞部２ａに嵌合する凸部１ａを下面に有し、上面には別の凸部１ｂを有する衝撃受部材１と、（D）当該衝撃受部材１の上面の凸部１ｂに嵌合する段差を有する保持リング３と、を具備する。更に、台座４の下面側凸部４ａに当接し、衝撃圧縮成形時の衝撃を吸収しおよび拡散させるモーメンタムトラップ５を具備することが好ましい。組立後には、図２に示すように、台座４の環状溝４ｂに嵌合した台座補助リング２の空洞部２ａと衝撃受部材１の下面側凸部１ａとの間に、試料装填部が形成され、台座補助リング２と衝撃受部材１の下面との間に、空隙Ｓが形成される。台座４および保持リング３には、それぞれの外縁から等距離の位置に、組立時に位置決めおよび各構成部材を締結するためのボルト用貫通孔（図１では簡略化のため省略）が設けられている。
【００２１】
各構成部材の好適寸法範囲を図１及び図３を参照しながら説明する。図１及び図３においては、作製が容易で強度的にも優れることから、同心円状に各構成部材を嵌合組み立てする構成を示すが、当該形状に限定されるものではない。
【００２２】
台座４の直径Ｄ４および高さＬ４、台座４の環状溝４ｂの外径Ｄ４ｂおよび高さＬ４ｂ、台座４の環状溝４ｂで囲まれたランド部４ｃの直径Ｄ４ｃ、台座補助リング２の直径Ｄ２および高さＬ２、台座補助リング２の厚みＷ２、台座補助リング２の空洞部２ａの直径Ｄ２ａ、衝撃受部材１の本体部分の直径Ｄ１および高さＬ１、衝撃受部材１の下面の凸部１ａの直径Ｄ１ａおよび高さＬ１ａ、衝撃受部材１の上面の凸部１ｂの直径Ｄ１ｂおよび高さＬ１ｂ、保持リング３の直径Ｄ３、壁厚Ｗ３および高さＬ３、モーメンタムトラップ５の直径Ｄ５および高さＬ５の寸法は、火薬の実用上の装填量および容器組立並びに取り扱いの容易性を考慮すると、Ｄ４＝Ｄ３＝Ｄ５＝６０〜２００ｍｍ、Ｗ３＝１０〜２０ｍｍ、Ｄ４ｂ＝Ｄ２＝Ｄ１＝４０〜１６０ｍｍ、Ｄ４ｃ＝Ｄ２ａ＝Ｄ１ａ＝２０〜１００ｍｍ、Ｄ２＜Ｄ４、Ｌ４＝１０〜３０ｍｍ、Ｌ４ｂ＝０．１〜２ｍｍ、Ｌ２＝２〜１５ｍｍ、Ｌ３＞Ｌ１ａ＋Ｌ１＋Ｌ１ｂ、Ｌ１＝３〜３０ｍｍ、Ｌ１ａ＝３〜３０ｍｍ、Ｌ１ｂ＝１〜５ｍｍの範囲であることが好ましい。
【００２３】
衝撃受部材１の高さＬ１は、薄すぎると飛翔体の衝突による衝撃に耐えられず、厚すぎると重量が重くなりすぎるため、通常は３〜３０ｍｍ、好ましくは４〜２０ｍｍの範囲とすることが好適である。台座補助リング２の高さＬ２は、薄すぎると機械的強度が不足して歪みの原因になり、厚すぎると重量が重くなりすぎて操作性が低下するため、２〜３５ｍｍ、好ましくは３〜３３ｍｍの範囲が好適である。モーメンタムトラップ５の高さＬ５は反射波の影響を軽減できればよく特に限定されないが、薄すぎると機械的強度が不足して再使用が難しくなり、厚すぎると重量が重くなりすぎて操作性が低下するため、３〜３０ｍｍ、好ましくは４〜２０ｍｍの範囲が好適である。
【００２４】
台座４の環状溝４ｂに嵌合した台座補助リング２の空洞部２ａと衝撃受部材１の下面の凸部１ａとの間に形成される試料装填部の寸法は高さが０．１〜１５ｍｍが好適であり、台座補助リング２の上面と衝撃受部材１の下面側凸部１ａとの間に形成される空隙Ｓの寸法は高さが２〜１０ｍｍが好適である。
【００２５】
試料装填部に装填する試料の厚みは、成形する材料および衝撃力に依存するため一概に決めることはできないが、厚すぎると試料全体に衝撃力が付加されず、薄すぎると成形物の強度が低下し操作性が低下することから、通常は０．１〜１３ｍｍの範囲、好ましくは０．５〜１０ｍｍの範囲とすることが好適である。試料装填部に装填する試料の形態は、粉体状でもタブレット状でもよいが、試料装填部に密着して装填するためには試料装填部の底面（すなわち台座４の上面側の凸部４ｃ）と同等の寸法のタブレット状に成形して装填することが好ましい。
【００２６】
＜衝撃圧縮成形装置＞
次に、図４を参照しながら、衝撃圧縮成形装置を説明する。本発明の衝撃圧縮成形装置は、（E）密閉用底板８と、（F）密閉用底板８の上に設置されて衝撃圧縮成形用試料容器１４を格納する空洞部７ａを形成し、真空手段（図示せず）に連結されている排気口を有する側壁７と、（G）側壁７の上に設置されて飛翔体経路となる空洞部６ａを形成し、飛翔体１２を設置する飛翔体保持部１１を有する飛翔体ガイド部６と、（H）飛翔体ガイド部６の飛翔体保持部１１に位置づけられる飛翔体１２と同径の噴射口を有する爆薬装填部１５と、起爆手段１６と、を有する飛翔体発射部と、を具備する。更に、密閉用底板８の上に、衝撃圧縮成形用試料容器を載置する弾性部材１０と、衝撃圧縮成形用試料容器を所定位置に保持する位置決め手段９とを具備することが好ましい。弾性部材１０は、衝撃圧縮成形用試料容器に付与される衝撃を緩和させるものであれば特に限定されないが、シリコンゴム、生ゴム、合成ゴム、ポリウレタンなどを好ましく用いることができる。位置決め手段９としては、衝撃圧縮成形用試料容器１４を衝撃圧縮成形装置内中心に位置決めすることができれば特に限定されないが、衝撃圧縮成形装置と同心のリング（厚み：３〜５ｍｍ）を好ましく用いることができる。
【００２７】
飛翔体ガイド部６および側壁７および密閉用底板８には、それぞれの外縁から等距離の位置に、組立時に位置決めおよび各構成部材を締結するためのボルト用貫通孔が設けられている。また、側壁７が密閉用底板８および飛翔体ガイド部６と接する上下面にはＯ−リング１３を設けて、装置の密閉性を高める構成とすることが好ましい。
【００２８】
図５を参照しながら、各構成部材の好適寸法範囲を説明する。図５においては、作製が容易で強度的にも優れることから、同心円状に各構成部材を嵌合組み立てする構成を示すが、当該形状に限定されるものではない。
【００２９】
密閉用底板８は、衝撃圧縮成形用試料容器１４および位置決め手段９を載置できる大きさであればよく、密閉用底板８の直径Ｄ８はＤ４＋５０ｍｍ≦Ｄ８≦Ｄ４＋１００ｍｍの範囲であることが好ましい。密閉用底板８の高さ（肉厚）Ｌ８は、薄すぎると飛翔体１２の衝撃に耐えられず、厚すぎると操作性が低下するため、通常は５ｍｍ〜１５ｍｍの範囲、好ましくは６ｍｍ〜１０ｍｍの範囲である。
【００３０】
側壁７は、衝撃圧縮成形用試料容器１４を格納する空洞部７ａを有する。空洞部７ａは、衝撃圧縮成形用試料容器１４を格納すると共に、飛翔体１２の飛翔経路となる。側壁７の高さＬ７は、爆薬の衝撃に耐えるために十分な高さであることが必要であり且つ飛翔体１２の飛翔距離を制限することになるため、通常、５０〜２００ｍｍ、好ましくは５５〜１５０ｍｍの範囲である。側壁７の壁厚Ｗ７は、装置組立時にボルトを貫通させて密封締結するためのボルト貫通用孔を設け、且つ爆発の衝撃および真空維持に耐える厚みであることが必要であり、材質にもよるが、通常は２０〜６０ｍｍ、好ましくは２５〜５０ｍｍである。側壁７には、外部の真空手段（図示せず）に連結するための排気口１７が設けられている。排気口１７の大きさは特に限定されないが、真空維持に好適な範囲とすることが好ましく、通常は、直径Ｄ１７が２ｍｍ〜４ｍｍの円形である。
【００３１】
飛翔体ガイド部６は、側壁７によって形成される空洞部７ａと一緒に飛翔体１２の飛翔経路となる空洞部６ａを有する。飛翔体ガイド部６の頂部には、飛翔体１２を保持する飛翔体保持部１１が設けられている。飛翔体保持部１１は、中央に飛翔体１２を保持できるリング形状とすることが好ましい。空洞部６ａが飛翔体１２の飛翔経路の方向を決めるガイドとして機能するように、飛翔体ガイド部６の内周面は上部が飛翔体保持部１１と同径であり、下方に向かって徐々に広がる傾斜を有する。飛翔体ガイド部６の高さＬ６は、爆薬の衝撃に耐えるために十分な高さであることが必要であり且つ飛翔体１２の飛翔距離を制限することになるため、通常、１０〜５０ｍｍの範囲であることが好ましい。飛翔体保持部１１の高さＬ１１は、飛翔体１２との密着性を考慮して飛翔体の高さＬ１２と同等であることが好ましく、Ｌ１１＝Ｌ１２とする。飛翔体保持部１１のリング厚（壁厚）Ｗ１１は、薄すぎると機械的強度が弱く、厚すぎると重量的に支え難くなるため、通常は２ｍｍ〜１０ｍｍ、好ましくは３ｍｍ〜８ｍｍの範囲である。飛翔体保持部１１と飛翔体１２との接触部分には、飛翔体１２を保持する際の密着性および飛翔体１２を発射させる際の方向決めを向上させるために、断面正台形となるテーパーを切ってもよい。この場合、飛翔体１２の形状は、飛翔体保持部１１のテーパーに符合する断面逆台形となる。飛翔体保持部１１のテーパーの角度Ｒ１は６０゜〜８５゜、好ましくは６５゜〜８２゜の範囲である。
【００３２】
飛翔体１２は、衝撃圧縮成形用試料容器１４の中央部の試料装填部に対して均等に衝撃力を付与する形状であることが好ましい。よって、衝撃圧縮成形用試料容器１４が円筒状である場合には、飛翔体１２も同心円盤形状であることが好ましい。この場合、飛翔体１２の直径Ｄ１２は、衝撃圧縮成形用試料容器１４の台座４の直径Ｄ４よりも小さく、台座４のランド部４ｃの直径Ｄ４ｃよりも大きいことが好ましい。しかし、大きすぎると、飛翔が安定せず、飛翔体を発射させるために要する爆薬量も多量になるため、飛翔体の直径Ｄ１２はランド部４ｃの直径Ｄ４ｃより２ｍｍを超えて大きくないことが好ましく、１ｍｍを超えて大きくないことがより好ましい。すなわち、Ｄ４ｃ＋２ｍｍ＜Ｄ１２＜Ｄ４となることが好ましい。飛翔体１２の高さＬ１２は、材質および必要強度によって異なるため一概に決めることはできないが、爆薬から受ける衝撃に対する耐性および飛翔の安定性を考慮して、通常は１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲、好ましくは２ｍｍ〜８ｍｍの範囲である。
【００３３】
＜衝撃圧縮成形用試料容器および衝撃圧縮成形装置の材質＞
本発明の衝撃圧縮成形用試料容器１４および衝撃圧縮成形装置は、爆発による衝撃波および反射波を同一とするため、各構成部材を同一の材料で製造することが好ましい。各構成部材の材質としては、衝撃波に耐え得るものであれば特に限定されない。通常は、普通鋼（鉄鋼）、合金鋼、ステンレススチール、ニッケル、チタン、タングステン、アルミニウム合金（Ａｌ−Ｃｕなどのジェラルミン、Ａｌ−ＭｎやＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉなどの高強度合金）、ニッケル合金、チタン合金、コバルト合金、タングステン合金、クロム合金、これらの合金元素を含む耐熱鋼を挙げることができる。加工容易性を考慮すれば、鉄、鉄鋼などの構造用圧延鋼材や、Ａｌ−Ｃｕ、Ａｌ−ＭｎやＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉなどのアルミニウム合金を使用することが好ましい。また、各構成部材の衝撃波を受ける表面のみを耐熱性の合金などで形成してもよい。飛翔体は、衝撃圧縮成形用試料容器に衝突して衝撃を与えることができればよく、上記材料に加えて、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、１，４−ブタンジアミン−テレフタル酸ポリアミド、１，６−ヘキサン−テレフタル酸ポリアミドなどの耐熱有機材料で構成されていてもよい。
【００３４】
また、試料に各構成部材に由来する金属不純物が混入することを防止するため、試料装填部を形成する台座の環状溝に嵌合した台座補助リングと衝撃受部材の下面の凸部の表面をコーティングしてもよい。コーティングの材質としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール共重合体などの水酸基含有ポリマー、６−ナイロン、６，６−ナイロンなどのポリアミド、ポリビニリデンフルオライド、ポリテトラフルオロエチレンなどの含フッ素ポリマーなどの有機化合物、シリカ、アルミナ、チタニアなどの金属酸化物を挙げることができる。コーティングの方法は特に限定されず、溶液を塗布する方法、ゾル溶液を塗布する方法、箔を貼り付ける方法、材料粒子を溶射する方法、成膜方法などを用いることができる。コーティングの厚みは、衝撃に耐える厚みであればよく、通常、１μｍ〜２ｍｍの範囲でよいが、コーティングの強度、衝撃波の減衰を考慮して、１０〜８００μｍの範囲が好ましく、２０〜７００μｍの範囲がより好ましい。
【００３５】
＜組立乃至使用方法＞
次に、本発明の衝撃圧縮成形用試料容器および衝撃圧縮成形装置の使用方法を説明する。
【００３６】
本発明の衝撃圧縮成形用試料容器および衝撃圧縮成形装置は、使用時に組み立てて、圧縮成形後に解体し、再利用に供することができる。
衝撃圧縮成形用試料容器の組立手順は以下の通りである。
【００３７】
台座４の環状溝４ｂに、台座補助リング２を嵌合させて、台座補助リング２の空洞部２ａと台座４のランド部４ｃとで試料装填部を画定する。試料装填部に試料を装填した後、衝撃受部材１の下面側凸部１ａを台座補助リング２に嵌合させ、さらに保持リング３を衝撃受部材１に嵌合させ、衝撃受部材１の下面側凸部１ａと台座補助リング２と保持リング３との間に空隙Ｓを画定する。保持リング３と台座４とのボルト貫通用孔にボルトを挿入してボルト締めする。モーメンタムトラップ５を用いる場合には、予め台座４の下面にモーメンタムトラップ５を取り付けておく。モーメンタムトラップ５と台座４との間に大きな空隙が生じることなく設置できればよく、設置の態様は特に限定されない。
【００３８】
衝撃圧縮成形装置の組立手順は以下の通りである。
密閉用底板８のボルト貫通用孔にボルトを挿入してボルト締めした後、側壁７のボルト貫通用孔をボルトに合わせて側壁７を載置する。密閉用底板８の上には、側壁７の内壁に当接させて位置決めリング９を載置し、位置決めリング９の内周側に弾性部材１０を載置する。弾性部材１０の上に、位置決めリング９に当接させて、衝撃圧縮成形用試料容器１４を載置する。次に、飛翔体ガイド部６の飛翔体保持部１１に飛翔体１２を保持させた上で、飛翔体ガイド部６を側壁７の上に載置する。このとき、衝撃圧縮成形装置内部の機密性を高めるために、飛翔体１２および飛翔体保持部１１を金属テープや粘着テープを用いて飛翔体ガイド部６に接着させてもよい。密閉用底板８と側壁７と飛翔体ガイド部６とを一緒にボルト締めして密閉する。飛翔体ガイド部６の上に、爆薬を装填した爆薬装填部１５と起爆手段１６を載置し、爆薬発射部を形成する。衝撃圧縮成形装置内の飛翔体の飛翔距離は、飛翔体保持部１１の下面から衝撃圧縮成形用試料容器１４の上面までとなるが、同じ寸法の各構成部材を用いて組み立てた場合でも、試料の装填量によって変動する。
【００３９】
次に、組み立てた衝撃圧縮成形装置の使用方法を説明する。
衝撃圧縮成形装置の排気口１７に連結されている真空手段（図示せず）を稼働して、衝撃圧縮成形装置内部を真空引きする。減圧度は、飛翔体が飛ぶ際の空気抵抗および火薬の爆轟圧の影響を軽減させることを考慮して、装置内部の圧力として通常、０．００１〜７００Ｔｏｒｒの範囲、０．０１〜２００Ｔｏｒｒの範囲とすることが好ましい。
【００４０】
本発明の衝撃圧縮成形装置に装填する火薬としては、特に限定されないが、綿火薬、ＴＮＴ、ペンスリット、ニトログリセリンなどを挙げることができ、取り扱い性の点からペンスリットが好適である。火薬の装填量は、火薬の種類に依存するが、例えばペンスリットの場合には、通常、１〜２００ｇの範囲であり、操作性の点から５〜１００ｇの範囲が好ましい。
【００４１】
本発明の衝撃圧縮成形装置で成形するために衝撃圧縮成形用試料容器に装填する試料としては、特に限定されないが、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化マグネシウムなどの金属酸化物およびこれらの混合物、硫化亜鉛、硫化ニッケル、硫化鉄などの金属硫化物およびこれらの混合物、金、銀、銅、鉄、ニッケルなどの金属およびこれらの合金を挙げることができる。試料を装填する際には、試料装填部の形状に合わせたタブレット形状とすることが好ましいが、粉体状で装填することもできる。粉体状で装填する場合には、タブレット形状の０．４〜０．６倍（重量比）程度の装填量となる。
【実施例】
【００４２】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
［実施例１］
下記表１に示す寸法の炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）製の台座４、台座補助リング２、衝撃受部材１、保持リング３、モーメンタムトラップ５、密閉用底板８、側壁７、飛翔体ガイド部６、飛翔体１２を準備した。
【００４３】
【表１】
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【００４４】
試料として粉体状の硫化亜鉛６ｇを秤量して、試料装填部に装填し、衝撃圧縮成形用試料容器１４を組み立てた後、衝撃圧縮成形用試料容器１４を組み込んで衝撃圧縮成形装置を組み立てた。このとき、飛翔体の飛翔距離は５０ｍｍであった。
【００４５】
真空ポンプを用いて、衝撃圧縮成形装置内を１Ｔｏｒｒまで減圧し、密閉保持した。ペンスリット火薬５０ｇを底面直径５０ｍｍ、高さ４０ｍｍの円錐状に形成して、飛翔体１２の上に装着し、ペンスリット火薬の上に電気雷管を設置した。電気雷管を起動させて、ペンスリット火薬を爆破させ、圧縮成形を行った。
【００４６】
圧縮成形後、衝撃圧縮成形装置および衝撃圧縮成形用試料容器を解体して、直径４０ｍｍ、厚み１．２３ｍｍ、比重３．９１の成形体を取り出した。硫化亜鉛の真密度は４であるから、得られた成形体は９７．８％の相対密度を有するといえる。成形体は劈開性がなく、破損も観察されなかった。また衝撃圧縮成形装置および衝撃圧縮成形用試料容器も破損はなく、再利用できることを確認した。
【００４７】
［実施例２］
粉体状の硫化亜鉛７ｇを装填して、モーメンタムトラップの厚みを２２ｍｍとし、飛翔体の飛翔距離を３３ｍｍとした以外は、実施例１と同様に行った。得られた成形体は、直径４０ｍｍ、厚み１．４６ｍｍ、比重３．８０、相対密度９５．０％であった。成形体は劈開性がなく、破損も観察されなかった。また衝撃圧縮成形装置および衝撃圧縮成形用試料容器も破損はなく、再利用できることを確認した。
【００４８】
［実施例３］
粉体状の硫化亜鉛１２ｇを装填して、モーメンタムトラップの厚みを５ｍｍとし、飛翔体の飛翔距離を４８ｍｍとした以外は、実施例１と同様に行った。得られた成形体は、直径４０ｍｍ、厚み２．４８ｍｍ、比重３．８５、相対密度９６．２％であった。成形体は劈開性がなく、破損も観察されなかった。また衝撃圧縮成形装置および衝撃圧縮成形用試料容器も破損はなく、再利用できることを確認した。
【００４９】
［実施例４］
粉体状の硫化亜鉛１５ｇを装填して、モーメンタムトラップの厚みを３ｍｍとし、飛翔体の飛翔距離を５０ｍｍとした以外は、実施例１と同様に行った。得られた成形体は、直径４０ｍｍ、厚み３．１１ｍｍ、比重３．９４、相対密度９８．５％であった。成形体は劈開性がなく、破損も観察されなかった。また衝撃圧縮成形装置および衝撃圧縮成形用試料容器も破損はなく、再利用できることを確認した。
【００５０】
［比較例１］
実施例１において、台座補助リング２の高さを調節して、可動部分である空隙Ｓをなくした以外は、実施例１と同様に行った。
【００５１】
圧縮成形後、衝撃圧縮成形装置および衝撃圧縮成形用試料容器を解体して、直径４０ｍｍ、厚み１．２４ｍｍ、比重３．９１の成形体を取り出したが、取り出した成形体は、劈開性があり、脆く、成形体として使用できる強度を持っていなかった。また、衝撃圧縮成形用試料容器には破損が認められ、全部の構成部品を再利用することはできなかった。特に、衝撃受部材１の損傷が激しく、衝撃を受けた部分が湾曲し、再利用できる状況になかった。
【符号の説明】
【００５２】
１：衝撃受部材
２：台座補助リング
３：保持リング
４：台座
５：モーメンタムトラップ
６：飛翔体ガイド部
７：側壁
８：密閉用底板
９：位置決め用リング
１０：緩衝用ゴム板
１１：飛翔体保持部
１２：飛翔体
１３：密閉用Ｏ−リング
１４：衝撃圧縮成形用試料容器
１５：爆薬
１６：起爆用電気雷管
１７：真空排気口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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