CN1458871A - 通过聚结生产金属物体的方法及所生产的金属物体 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种通过聚结来生产金属物体的方法，其中，该方法包括以下的步骤：a)将粉末、颗粒、细粒和类似形式的金属材料装入预压模中，b)对该材料至少进行一次预压，以及c)至少在一个冲程中压缩压模中的材料，其中，在冲压装入压模中的材料，产生材料聚结时，冲压装置发出足够的动能以便形成物体。本发明还公开了一种通过聚结生产金属物体的方法，其中，该方法包括在压模中通过至少一个冲程来压缩固态金属物体形式的材料，其中，冲压装置发出足够的能量来使物体中的材料产生聚结。本发明还公开了一种由本发明方法所生产的产品。

Description

通过聚结生产金属物体的方法及所生产的金属物体
【技术领域】
本发明涉及一种通过聚结(coalescence)生产金属物体的方法以及由该方法所生产的金属物体。
【背景技术】
WO9700751A1描述了一种冲压机和一种利用该冲压机切割棒材的方法。该文件还描述了一种使金属物体发生变形的方法。该方法是利用该文件中所描述的冲压机，其特征为将固态或粉末状如丸状、颗粒和类似形状的金属材料固定在模、支承物或类似物体的端部，并通过冲压单元例如冲头使材料承受绝热聚结，而冲头由液体来使其产生运动。在该WO文件中充分地对该冲压机进行了描述。
WO9700751A1还描述了例如球形这样的部件成型。将金属粉末供应给分成两部分的工具，且粉末是通过连接管进行供应的。金属粉末最好是已经被气体雾化的。穿过连接管的杆承受冲压机的冲击，从而影响封闭在球形模中的材料。但在任何一个实施例中都未说明根据该方法如何生产物体的确定参数。
根据该文件，冲压分多个步骤进行，例如，三个步骤。这些步骤进行得很快，下面将描述这三个冲压过程。
冲程1：极轻的冲击，其将大部分空气从粉末中排出，并使粉末颗粒定向排列以确保没有大的不规整。
冲程2：以很大的能量密度和大的冲击速度进行冲击，以便使粉末颗粒局部绝热聚结，从而相互压缩靠在一起达到极高的密度。每个颗粒的局部温度的升高量取决于在冲击过程中的变形程度。
冲程3：具有中高能量和高接触能量的冲击，以便最终形成基本压实的材料物体。然后对压实的物体进行烧结。
SE9803956-3公开了一种用于使材料物体变形的方法和装置。这基本上是WO9700751A1所描述的发明的一种改进。在该瑞典专利申请所描述的方法中，冲压单元以使其产生至少一次回弹冲击的速度来作用于材料，其中，回弹冲击被反作用，因此，冲压单元还产生了至少一次另外的冲击。
该WO文件方法所进行的冲击使材料中局部温度有很大的提高，这在加热或冷却过程中导致材料中发生相变。当利用回弹冲击的反作用并在产生至少一次另外的冲击时，该冲击促使由第一次冲击动能所产生的波动来回运动，并在较长的时间内进行。这导致材料进一步变形，并带有没有反作用所必须的小的冲击。这些文件中的冲压机不能很好地进行工作。例如，在两次冲击之间不能获得时间间隔。另外，没有给出一个可形成物体的实施例。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种由金属有效地生产产品的、低成本的方法。这些产品可以是医用设备，例如：医用植入物、外科手术刀或诊断设备这样的医疗仪器，或者非医用装置，例如：球轴承、切削刀具、磨损表面，或者电子元件。本发明的另一个目的是提供一种上述类型的金属制品。
应当还可能以比上述文件中所描述的方法要低得多的速度来进行新的方法。另外，该方法不应当局限于利用上述的设备。
按照权利要求1所限定的新方法，可压缩不同的金属和金属合金。材料为粉末、颗粒、丸状等形式，并装在模中，通过至少一次冲程进行预压和压缩。该方法所用的设备可以是WO9700751A1和SE9803956-3中所描述的设备中的一个。
本发明的方法利用冲压机中的液压装置，该冲压机为WO9700751A1和SE9803956-3中所用的冲压机。在使用该冲压机中的纯液压装置时，冲压装置可提供这样的运动，当冲击待压缩材料时，冲压装置就可以足够的速度发出足够的能量来完成聚结。这种聚结可以是绝热的。冲程进行得很快，对于有些材料，材料中的波动在5-15毫秒(ms)内消失。与使用压缩空气相比，使用该液压装置还具有较好的程序控制性和较低的运行成本。弹簧致动的冲压机操作复杂，且在将其与其它设备安装集成在一起时，需要较长的调整装配时间且装配灵活性较差。本发明方法成本低且便于操作。优选的设备具有用于预压和后冲压的大型冲压机和高速小型冲压装置。因此，使用具有这种结构的设备是非常有益的。也可使用不同的设备，一个用于进行预压和后冲压，而另一个用于进行压缩。
【附图说明】
在整个图中：
图1是用于使粉末、颗粒、细粒等形式的材料发生变形的设备的横截面图。
图2-24和26-47示出了实验结果，其显示了相对密度与总冲击能量、单位质量的冲击能量、冲击速度和冲击次数的函数关系。
图25示出了总孔隙度与总冲击能量的函数关系。
【发明内容】
本发明涉及一种通过聚结来生产金属物体的方法，该方法包括以下步骤：
a)将粉末、颗粒、丸状等形式的金属材料装填入预压模，
b)至少预压材料一次，
c)至少在一个冲程中压缩压模中的材料，其中，在冲压装入压模中的材料，产生材料聚结时，冲压装置发出足够的动能以便形成物体。
预压模可以与压模相同，这就意味着在步骤b)和c)之间不必移动材料。也可采用不同的模，并在步骤b)和c)之间将材料从预压模移动到压模中。如果物体由预压步骤中的材料构成，可只进行这一步。
图1中的设备包括冲压装置2。图1中的材料为粉末、颗粒、丸状或类似的物质形式。该设备设有冲压装置3，通过强有力的冲击可使材料物体1发生瞬时的且相对较大的变形。本发明还涉及对物体进行压缩，下面将进行描述。在此情况下，可将固体物质1例如固态均质金属物体放置在模中。
冲压装置2这样进行布置，在作用于其上的重力作用下，冲压装置2加速压靠在材料1上。冲压装置2的质量m最好大于材料1的质量。这样就可使所需的冲压装置2的较大的冲击速度略微减小一些。冲压装置2冲击材料1，且在冲压压模中的材料时，其产生足够的动能来压缩和形成物体。这就产生局部聚结，并因此而导致材料1产生变形。材料1的这种变形是塑性的且是永久的。沿冲压装置2的冲击方向在材料1中产生波动或振动。这种波动或振动具有较大的动能，并会激活材料中的滑移面，而且会使粉末的颗粒产生相对移动。很可能聚结是绝热(adiabatic)聚结。温度局部升高使得在材料中形成点焊(颗粒间熔合)，并因此而增大了密度。
预压是一个非常重要的步骤。这是为了将材料中的空气排出并使颗粒定向排列。预压步骤比压缩步骤慢得多，因此，容易将空气排出。压缩步骤进行得较快，不可能将空气排出。在此情况下，空气就被封闭在所形成的物体内，这是非常糟糕的。预压在足以获得最大的压实或者足以获得在颗粒之间形成最大接触表面的颗粒的最小压力下进行。这是由材料决定的，其取决于材料的柔软度和熔点。
实施例中的预压步骤是通过大约117680N的轴向压缩力来进行的。这是在预压模或最终的模中进行的。根据该说明书中的实施例，这是在圆柱形模中进行，该模是工具的一部分，其具有30毫米直径的圆形横截面，且该横截面的面积大约为7cm2。这就意味着所使用的压力大约为1.7×108N/m2。例如，不锈钢是采用至少约0.25×108N/m2的压力进行预压的材料，且最好是采用至少约0.6×108N/m2的压力进行预压的材料。这是由材料决定的，对于更软的金属，其大约在2000N/m2的压力下就足以进行压缩了。其它可能的压力值为1.0×108N/m2和1.5×108N/m2。本申请是在空气和室温条件下进行研究的。研究中所获得的所有数值都是在空气和室温条件下获得的。如果采用真空或加热的材料，就可采用较低的压力。柱体的高度是60毫米。在权利要求书中涉及到冲压面积，该面积是作用于模中材料的冲压装置的圆形横截面的面积。在此情况下，冲压面积就是横截面面积。
在权利要求书中还涉及到用于该实施例的柱形模。在该模中，冲压面积和柱形模的横截面面积是相同的。但是，也可采用其它结构的模，例如，球形模。在该模中，冲压面积小于球形模的横截面面积。
本发明还包括一种通过聚结来生产金属物体的方法，其中，该方法包括至少在一个冲程中压缩压模中的固态金属物体形式的材料，冲压装置发出足够的能量，从而在物体中产生材料聚结。在材料局部温度产生较大升高的过程中会激活滑移面，从而产生变形。该方法还包括使物体变形。
下面将对本发明的方法进行描述。
1)将粉末压成坯料物体，通过冲击将该物体压缩成(半)固态物体，此后，通过后冲压在该物体中形成能量滞留。该过程被描述为动力冲击锻压能量滞留(Dynamic Forging Impact Energy Retention)(DFIER)，其包括三个主要的步骤。
a)加压
加压步骤与冷和热压非常类似。其目的是由粉末形成坯料物体。对粉末进行两次冲压已被证明是最为有效的。只进行一次冲压所获得的密度比对粉末进行两次连续的冲压所获得的密度大约低2-3％。该步骤是通过以有效的方式排出空气和使粉末颗粒定向排列来对粉末进行预处理。坯料物体的密度高于或低于正常冷和热压时的密度。
b)冲击
冲击步骤是高速进行的步骤，冲压装置用确定的区域来冲压粉末。在粉末中产生材料波动，并在粉末颗粒之间产生颗粒间熔合。冲压装置的速度只在开始很短的时间内起着重要的作用。粉末的质量和材料的性能决定了颗粒间熔合的发生范围。
c)能量滞留
能量滞留步骤的目的是将提供的能量保持在所生产的固态物体内。实际上，这是利用与预压粉末的压力至少相同的压力来进行冲压。其结果是使所生产的物体的密度提高大约1-2％。这可通过利用与预压压力至少相同的压力进行冲击和加压之后使冲压装置停留在固态物体上或者在冲击步骤之后进行释放来进行。其目的是在所生产的物体中产生更大的粉末变换。
根据该方法，在空气中和在室温条件下，压缩冲程产生的总能量相当于在冲压面积为7cm2的柱形工具中产生至少100Nm。其它的总能量级可以是至少300、600、1000、1500、2000、2500、3000和3500Nm。还可采用至少为10000和20000Nm的能量级。有一种新设备，其一次冲击的冲压能力为60000Nm。当然，也可采用这样高的冲压值。如果进行多次这种冲压，总的能量就可达到数倍的100000Nm。能量级取决于所用的材料，且取决于所生产的物体的用途。一种材料的不同的能量级会给物体带来不同的相对密度。能量级越高，所获得的物体的密度越大。不同的材料需要不同的能量级来获得相同的密度。这取决于材料的硬度和材料的熔点。
根据该方法，在空气和室温条件下，压缩冲程发出相当于在冲压面积为7cm2的柱形工具中产生至少5Nm/g的每单位质量的能量。其它的每单位质量的能量可以是至少20、50、100、150、200、250、350和450Nm/g。
对于相同的每单位质量的能量，相对密度对于较大的质量将达到较高的水平，对于较小的质量将达到较低的水平。对于较低的每单位质量的能量，不同质量的这些相对密度之间的差异是最大的。这在本实施例的不锈钢质量参数的研究中有清楚的反映，并显示在图26中，其中，相对密度是单位质量的冲击能量的函数。对于2×28g的试样，对于较低的每单位质量的能量可获得较高的密度，而对于0.25×28g的试样，在相同的每单位质量的能量处可获得较低的密度。这也显示在图27中，其中，相对密度是总冲击能量的函数。对于2×28g的质量，在相当于11Nm/g的总能量为625Nm的条件下所获得的相对密度大约为80％。对于0.25×28g的试样，获得相对密度为80％所需的总能量大约为220Nm，相当于35Nm/g的单位质量的能量。因此，对于较大的质量，需要较低的单位质量的能量来获得相同的相对密度。
在该实施例中所测试的试样在质量参数方面的研究结果如下。当获得基本上较大的密度时，该方法不依赖于单位质量的能量，但总能量好像与质量无关。因此，对于压缩冲程，相同的总能量可为所生产的物体带来与重量无关的相同密度。在图27中，所有质量的图线在基本上较小密度的地方是分离开的，而在基本上较大密度的地方就相互靠得较近。这就意味着在基本上较大密度的地方总能量与质量无关。这显示的是不锈钢，且曲线分离和交汇或者大和小的密度的界限大约是90％，对于不锈钢，相对密度为90％处的总能量大约是1500Nm。
这些数值将根据所用的材料而变化。本领域技术人员可测试出在什么值处是与质量有关的，且在什么时候开始与质量无关。密度从小到大的转变是依赖于材料而变的。这些数值是近似值。
能量级需要进行修正并使其适合于模的形式和结构。例如，如果模是球形的，就需要另一个能量级。本领域技术人员可在上述所给数值的帮助和引导下测试出特定形式模所需的能量级。能量级取决于物体将用于什么，也就是所需要的相对密度，以及取决于模的几何形状和材料的性能。在冲压装入压模内的材料时，冲压装置必须产生足够的动能来形成物体。通过以较大的速度进行冲击，就可在颗粒之间产生更大的振动和更大的摩擦，增大局部热量，并增大材料颗粒间的熔合。冲击面积越大，振动就越大。存在一个传递给工具的能量比传递给材料的能量要大的界限。因此，也存在着一个材料高度的最优值。
在金属材料粉末装入到模中并通过冲压装置来冲压材料时，就可在粉末材料中产生聚结，且材料会浮动。一种可能的解释是材料中的聚结是由冲压装置从材料物体或模中的材料上弹起时所来回产生的波动而引起。这些波动在材料物体中产生动能。由于所传递的能量的作用，使得温度局部升高，并使颗粒软化、变形且颗粒表面产生熔化。颗粒间熔合可使颗粒重新固化在一起，并获得密实材料。这也影响了物体表面的光滑度。材料通过聚结技术压缩得越大，所获得的表面就越光滑。通过该方法还可影响材料和表面的孔隙度。如果需要多孔的表面或物体，材料就不应当压缩得与不多孔的表面或物体一样。
单个冲击会影响材料的定向排列、空气的排出、预先模制、聚结、工具装填和最终的标定。来回产生的波动大致沿冲压装置的冲压方向运动，也就是，从冲压装置所冲击的材料物体表面运动到靠在模底部的表面，然后返回。
上面已对涉及固态物体的能量的转换和波动的产生进行了描述。在本发明中，固态物体是具有用于特定用途的目标密度的物体。
在冲压过程中，冲压装置速度最好为至少0.1m/s或至少1.5m/s，以便进行所需能量级的冲击。与现有技术相比，可采用更低的速度。速度取决于冲压装置的重量和所需的能量。压缩步骤中的总能量级至少约为100-4000Nm。但也可采用更大的能量级。总能量表示所有冲击能量级之和。冲压装置至少进行一次冲击或多次连续的冲击。该实施例两次冲击之间的间隔为0.4-0.8秒。例如，可进行至少两次的冲击。根据该实施例，一次冲击已具有令人满意的结果。这些实施例是在空气和室温条件下进行的。如果采用真空和加热或其它的改进处理，也许可用更小的能量就可获得较好的相对密度。
金属可压缩到70％，最好是75％的相对密度。更好的相对密度还可以是80％和85％。其它优选的相对密度为90-100％。但其它相对密度也是可以的。如果要生产坯料物体(green body)，它可具有大约50-60％的相对密度。低承载植入物需要的相对密度为90-100％，且在有些生物材料中带有一定孔隙度是较好的。如果获得至多5％的孔隙度且这就足够用了，那么就不必进行进一步的后处理。这也许是用于一定用途的一种选择。如果获得的相对密度小于95％且不足用时，就需要继续进行进一步的处理，例如进行烧结。与普通的加工方法相比，在此情况下，多个加工步骤被削减了。
该方法还包括预压材料至少两次。在该实施例中已表明，这是优选的，以便于与采用相同的总能量进行冲击且只进行一次预压相比，获得较大的相对密度。根据所用的材料，两次冲压获得的密度比一次冲压所获得的密度约高1-5％。而对于其它的材料提高可能更大。在预压两次时，压实步骤间的间隔较短，例如大约为5秒。在第二次预压中所用的压力大致相同。
另外，该方法还包括在压缩步骤之后对材料至少进行一次压实的步骤。这样可具有较好的效果。后冲压应当按照至少与0.25×108N/m2的预压压力相同的压力进行。其它可能的值为1.0×108N/m2。也可采用更大的后冲压压力，例如，采用两倍于预压压力的压力。对于不锈钢，预压压力至少约为0.25N/m2，且这是不锈钢的最小的后冲压压力。必须对于每一种材料测试出预压值。后续冲压对试样的影响与预压差别很大。由于冲击而传递的能量使粉末颗粒之间的局部温度升高，且所传递的能量可保持较长的时间，并可使试样在冲击之后长时间固结。能量保持在所生产的固态物体内。可能是试样中材料波动的“持续时间”增加，长时间影响试样，并使更多的颗粒熔合在一起。通过利用至少与预压压力相同的压力，也就是对于不锈钢大约至少为0.25N/m2，进行冲击和加压之后使冲压装置停留在固态物体上来进行后续冲压或后冲压。在所生产的物体中将产生更多的粉末转换。其结果是所生产的物体的密度增加大约1-4％，并且也是取决于材料。
当利用预压和/或后续冲压时，由于可使用较小的能量级，因此，就可采用较轻的冲击和较高的预先和/或后续冲压，这可节省工具。这取决于所需的用途和所用的材料。这也是一条获得较高相对密度的途径。
为了获得更大的相对密度，也可在加工之前对材料进行预处理。可对粉末进行软退火来软化粉末，从而使粉末易于压实。粉末的另一种预处理是根据所要预加热的材料种类将粉末预加热到～200-300℃或更高的温度。可将粉末预加热到接近材料熔合温度的温度。可采用适当的办法来进行预加热，例如，在加热炉中正常加热粉末。一种办法是使电流通过粉末来加热粉末。为了获得更致密的材料，在预压步骤中可采用真空或惰性气体。其效果是在处理过程中相同范围内的材料不包含空气。
根据本发明的另一个实施例，在压缩或后冲压之后的任何时间，可对物体进行加热和/或烧结。后加热用于使材料中的结合(由结合应变增大而产生的)放松。由于压实的物体比通过其它粉末压缩方法而获得的压缩体具有较高的密度，因此可采用较低的烧结温度。这是较优的，因为较高的温度可使组成材料分解或发生变化。所生产的物体也可以其它的方式进行后处理，例如HIP(热等静压(Hot IsostaticPressing))。
另外，所生产的物体可以是一个坯料物体，且该方法还可包括一个烧结坯料物体的步骤。本发明的坯料物体即使不采用任何添加剂也可形成一种粘着成一体的物体。因此，坯料物体可以进行储藏、搬运，也可进行加工，例如抛光或切割。还可以将坯料物体作为成品而不进行任何的中间烧结。这是在物体为骨植入物或替代物时的情况，在那种情况下植入物被重新吸收到骨中。
金属选自包括轻金属或合金、铁基合金、非铁基合金和高熔点金属或硬合金的集合组。金属可选自包括铝、钛和包含其中至少一种的合金的集合组，而铁基合金选自包括不锈钢、马氏体钢、低锻钢和工具钢的集合组，高熔点金属或硬合金可选自包括Co、Cr、Mo和Ni以及包含其中至少一种的合金的集合组。用于医用植入物的优选合金为TiAlV和CoCrMo。CoCrMo优选的合金为Co28Cr6Mo(28％重量的Cr、6％重量的Mo、其余为Co)，且TiAlV的优选合金为Ti6Al4V(6％重量的Al、4％重量的V、其余为Ti)。
对于轻金属，压缩冲程需要发出相当于在冲压面积为7cm2的柱形工具上至少100Nm的总能量。对于铁基金属相同的数值是100Nm，对于高熔点和硬合金为100Nm。对于金属，压缩冲程需要发出相当于在冲压面积为7cm2的柱形工具上至少5Nm/g的每单位质量的能量。
前面已表明，采用具有不规则颗粒形态的颗粒可获得较好的结果。颗粒尺寸的分布应当是广泛的。小颗粒可充满大颗粒之间的空隙。
金属材料可包括润滑剂和/或辅助烧结剂。润滑剂可用于与材料混合。有时材料需要位于模内的润滑剂，以便于较容易地将物体取出。在一定情况下，可选择在材料中是否使用润滑剂，因为这也易于将物体从模中取出。
润滑剂冷却，消除间隙，并润滑材料颗粒。这是正反两个方面。
内部润滑是较好的，因为颗粒可更容易地滑动就位，从而将物体压实到较高的程度。这对纯压缩是有效的。内部润滑减小了颗粒之间的摩擦，从而发出较少的能量，其结果是颗粒间熔合较少。这不利于压缩而获得高密度，且对于采用烧结的实施例必须除去润滑剂。
外部润滑增大了传递给材料的能量量，从而间接地减小了工具上的载荷。导致材料中的振动更大，增大了能量，且颗粒间熔化的程度更高。极少的材料粘结在模上，且物体更容易挤压成形。对压实和压缩都是有利的。
润滑剂的一个例子是合成脂肪酸酯(Acrawax)C，但也可采用其它普通润滑剂。如果材料用于医学物体中，润滑剂需要是可医用的，或者在处理过程中应当以一定的方式将其除去。
如果润滑工具和如果预先加热粉末，可避免对工具进行抛光和清洁。
辅助烧结剂也可包含在材料中。辅助烧结剂在后处理步骤例如烧结步骤中是有用的。但是，在有些情况下，辅助烧结剂在不包含烧结步骤的方法过程中不是很有效。辅助烧结剂可以是硼酸或Cu-Mg，或者一些其它的普通辅助烧结剂。如果用于医学体，象润滑剂一样，辅助烧结剂也应当是可医用的，或者应当将其除去。
在有些情况下，同时使用润滑剂和辅助烧结剂是有利的。这取决于所用的方法、所用的材料和所生产的物体的用途。
在有些情况下，必须使用模内润滑剂以便于将物体方便地从模中取出。也可使用涂覆在模中的涂层。涂层可由TiNAl或Balinit Hardlube制成。如果工具具有最适当的涂层，就不会有材料粘结到工具部件上，也不会消耗所传递的能量，从而增加了传递到粉末上的能量。在难于取出成形物体的情况下，就不必花费时间进行润滑。
在实施例4中就使用了多个外部润滑。表明润滑脂和包含石墨的润滑脂比润滑油的效果好。
当通过聚结来生产金属材料时，可获得非常致密的材料，且视材料情况而定，可获得硬材料。材料的表面将是非常光滑的，这在很多情况下是非常重要的。
如果采用多次冲击，可连续地进行，或者在两次冲击之间留有间隔，从而为冲击提供宽范围的变化。
例如，可采用一到大约六次冲击。所有冲击的能量级可以是一致的，可增大或减小能量。冲击系列可由具有相同量级的至少两次冲击开始，且最后一次冲击具有两倍的能量。也可反而用之。在同一实施例中，对按连续次序的不同类型的冲击进行研究。
通过一次冲击传递的总能量可获得最大的密度。如果总能量通过多次冲击进行传递，就可获得较低的相对密度，但节省工具。在不需要获得最大相对密度的情况下可采用多次冲击。
通过一系列快速的冲击，材料物体就连续地承受动能，从而使来回移动的波动保持下去。这就促使材料进一步产生变形，同时新的冲击使材料产生进一步的塑性永久变形。
根据本发明的另一个实施例，对于一系列冲击中的每一次冲击，冲压装置冲击材料物体的冲击力降低。最好第一和第二次冲击之间的差别较大。而且较为容易地在如此短的时间(最好大约为1ms)内采用比第一次冲击要小的冲击力通过有效地降低回弹冲击就完成第二次冲击。但如果需要，也可采用比第一次或先前的冲击要大的冲击力。
根据本发明，可采用多种不同的冲压。不必对冲压装置进行反作用平衡，以便在后续的冲击中采用较小的冲击力。也可采用其它的变化形式，例如，在后续的冲击中冲击力增大，或者只有一次冲击采用较大或较小的冲击。也可采用冲压之间具有不同的时间间隔的多种不同系列的冲压。
本发明方法所生产的金属物体可用于医疗装置中，例如用于植入物或诸如外科手术刀和诊断仪这样的医疗仪器。这种植入物可以是骨骼或牙齿的修补物。
根据本发明的一个实施例，材料是可医用的。这种材料为适当的金属，例如，钛、Ti6Al4V、不锈钢和Co28Cr6Mo。
用于植入物的材料必须是具有生物相容性和血液相容性以及机械耐久性的，例如，钛或上述其它适当的金属。
根据本发明，其它可用的金属或合金为NiTi、ZrxTiy和CoCrMo。其它的例子是铁系金属、稀土金属和铂系金属。
本发明方法所生产的物体也可以是非医用产品，例如球轴承、切割刀具、耐磨表面和电子元件，例如用于印刷电路这样的电子电路中的晶片。在生产晶片时，材料物体可包含少量的掺杂填料。
下面介绍一些材料的用途。不锈钢：髋关节球头(hip ball)，需要抗腐蚀的部件。工具钢：钻头、锤、螺丝刀和榫槽凿。铝合金：用于汽车以减小重量，密度小，用途广泛，抗腐蚀性高，导电率高，强度高、加工性能好。钛：用于植入物，例如板、螺钉和人造关节修补物。Ti6Al4V：矫形植入物，例如，臀部假体的股骨部分。镍合金：因抗腐蚀而用于潮湿环境，蠕变强度仍较高的高温环境，电阻元件和加热板。Co28Cr6Mo：涉及关节疾病的矫形植入物。因此，本发明可广泛地应用于生产产品。
在装入模中的材料受到聚结时，就可在所形成的物体上形成坚硬、光滑和致密的表面。这是物体的一个重要的特点。坚硬的表面使物体具有良好的机械性能，例如，抗磨损和抗刮擦性高。光滑和致密的表面使材料耐腐蚀。在产品中可获得极少的孔隙和较高的强度。这指的是开口孔隙和孔隙总量两个方面。在传统的方法中，由于开口孔隙不可能通过烧结而得到降低，因此，其目标是减少开口孔隙的数量。
混合粉末混合物直到其尽可能地均匀以便获得最佳性能的物体是非常重要的。
还可按照本发明的方法来制造涂层。一种金属涂层可形成于另一种金属或其它一些材料的金属元件的表面上。在制造涂覆元件时，将该元件放置在模中并通过普通的方式将其固定在其中。通过气体雾化的方式将涂层材料嵌入到围绕着待涂覆元件的模中，此后，通过聚结而形成涂层。待涂覆元件可以是任何按照本申请而形成的材料，或者其可以是任何普通形成的元件。由于涂层可使元件具有特殊的性能，因此，这种涂层是非常好的。
涂层还可以普通的方式，例如以浸涂和喷涂的方式涂覆在本发明所生产的物体上。
也可首先在第一模中通过至少一次冲击来压缩材料。此后，将材料移到另一个更大的模中，并将另外的金属材料装入模中，然后，通过至少一次冲击将材料压缩在首先被压缩的材料的顶部或侧部。通过选择冲击能量和材料可有多种不同的组合方式。
本发明还涉及由上述方法所获得的产品。
本发明方法比压制具有很多优点。压制方法包括从包含辅助烧结剂的粉末形成坯料物体的第一步骤。在第二步骤中将对坯料物体进行烧结，其中，辅助烧结剂被烧尽或者在另外的步骤中被烧尽。由于必须对表面进行机械加工，因此，压制方法还需要对所生产的物体进行最终加工。根据本发明的方法，可在一个步骤或两个步骤中生产出物体，并不需要对物体表面进行机械加工。
在按照传统方法生产假体时，对用于假体的杆状材料进行切割，熔化所获得的杆件并放入烧结模中。然后进行包括抛光在内的加工步骤。该方法既花费时间又消耗能量，并包括20-50％的原始材料损失。因此，在一个步骤中可制造出假体的方法既节省材料又节省时间。另外，不必按照与传统方法相同的方式去制备粉末。
通过使用本方法，可以一件的方式生产出较大的物体。在包括铸造的目前所用的方法中，通常必须以多件的方式生产出预定物件，以便在使用之前将它们连接在一起。例如，这些件可利用螺钉或粘结剂或其组合而进行连接。
本发明方法的另外的优点是可用于带有排斥颗粒的电荷的粉末，而不必对粉末进行处理来中和电荷。该方法可在不考虑粉末颗粒电荷或表面张力的情况下进行。但这并不排斥利用其它粉末或带有相反电荷的添加剂。通过使用该方法，可控制所生产的物体的表面张力。在一些情况下，需要获得较低的表面张力，例如，用于需要液体膜的磨损表面，而在另一些情况下，需要获得较大的表面张力。
下面就通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例
对9种金属进行测试，它们是：铝合金、不锈钢、马氏体钢、低锻钢、工具钢、Co28Cr6Mo合金、Ti6Al4V合金、钛和镍合金。
实施例1，能量和添加剂的研究，加热研究
采用和不采用添加剂来对材料进行测试。比较冲击的能量级。除了其中两个(钛和钛合金，当存在钛时，辅助烧结剂不是必须的)之外，在每个金属种类中，测试4个批次。“批次1”是纯粉末，“批次2”是带有润滑剂(合成脂肪酸酯(Acrawax)C)的粉末，“批次3”是带有辅助烧结剂(硼酸或Cu-Mg)的粉末，“批次4”是带有润滑剂(合成脂肪酸酯(Acrawax)C)和辅助烧结剂(硼酸或Cu-Mg)的粉末。但在图中只显示了不锈钢的4个批次的结果。其它金属只显示了批次1和批次2的图线结果。
制备粉末
如果不特别说明，对于所有的金属制备都是相同的。批次1，纯粉末初始干燥混合10分钟，从而在粉末中获得均匀的颗粒尺寸分布。
批次2，带有润滑剂的粉末初始与1重量％的合成脂肪酸酯(Acrawax)C干燥混合15分钟，从而在粉末中获得均匀的颗粒尺寸分布。
批次3，铝合金粉末已包含了辅助烧结剂(Cu-Mg)，因此，只混合10分钟，从而在粉末中获得均匀的颗粒尺寸分布。
对于批次3其它所有的金属类型，甲醇与硼酸混合，并与粉末搅拌在一起。将混合物弄干，然后在310℃下放置30分钟，以便使金属和硼酸发生预期的反应。然后，粉末被放置使其冷却下来，之后，干燥混合粉末15分钟，以便在粉末中获得均匀的颗粒尺寸分布。
批次4，Al合金粉末已包含了辅助烧结剂(Cu-Mg)，因此，只与1重量％的合成脂肪酸酯C混合15分钟，从而在粉末中获得均匀的颗粒尺寸分布和在粉末与润滑剂之间形成均匀的混合物。
对于批次4其它所有的金属类型，甲醇与硼酸混合，并与粉末搅拌在一起。将混合物弄干，然后在310℃下放置30分钟，以便使金属和硼酸发生预期的反应。然后，粉末被放置使其冷却下来，之后粉末与1重量％的合成脂肪酸酯C干燥混合15分钟，以便在粉末中获得均匀的颗粒尺寸分布。
说明
对包括在能量和添加剂研究中的所有4个批次中的第一试样通过117680N的轴向载荷预压一次。其余的试样首先预压一次，然后再利用一次冲击进行压缩。在此系列中的冲击能量为150-4050Nm(一些批次停留在较低的冲击能量)之间，每个冲击能量级的间隔为150或300Nm。
在制成每个试样之后，将所有的工具的部件拆卸下来，并取出试样。通过电子测微器测量其直径和厚度，并由此而可推出物体的体积。然后，用数字天平秤出其重量。对于每个批次，由测微器和天平得出的所有输入值都自动记录并存储在用于每一批次的单独的文件中。通过这些结果，用重量除以体积就可获得密度1。
为了继续下一个试样，有时需要对工具进行清洁，只用丙酮或者用砂布来抛光工具的表面，以便将留在工具上的材料除去。
采用三个可视标度以便于确定所制造的试样的状态。可视标度1对应于粉末试样，可视标度2对应于脆性试样，可视标度3对应于固态试样。
理论密度由制造商给出，或者通过根据特定材料的百分比而得出所包含的所有材料的重量而计算出来。将所得出的每个试样的密度除以理论密度就获得相对密度。
对所有的试样通过浮力法测量其密度2。每个试样测量三次，并获得三个密度。由这些密度值得出其平均密度并用于图中。开始，在加热炉中将所有的试样在110℃下干燥3小时，以便将其所包含的水分蒸发掉。在试样冷却下来之后，确定试样的干燥重量(m0)。然后进行渗水过程，将试样保持在真空和加入两滴润湿剂的水中。真空排出所有空气而孔隙被水充满。一小时后，测量试样在水中的重量(m2)和在空气中的重量(m1)。由m0、m1、m2和水的温度来确定密度2。
还要测量开口孔隙和封闭孔隙的体积。将开口孔隙中充满水，并计算水的体积。总孔隙的体积百分比为100％与相对密度的差，因此，就可计算出封闭孔隙为总孔隙和开口孔隙的体积％差。试样尺寸
在此试验中，所制造的试样是直径为～30.0mm，高度为5-10mm的圆盘。高度随所得到的相对密度而定。由于已选择了每种金属的质量以得到相同的体积，因此，如果应当获得的相对密度为100％，那么，对于所有的金属，其厚度为5.00mm。
在成型模(工具的部件)中，钻有直径为30.00mm的孔。高度为60毫米。采用两个冲头(也是工具的部件)。下冲头放置在成型模的下部。粉末装入到成型模与下冲头之间所形成的空腔中。然后，将冲击冲头放置在成型模的上部，并准备好进行冲击。
由于在加入添加剂时，真实的理论密度很难计算，因此，在能量和添加剂研究中，批次2、3和4的理论密度确定为与纯粉末的理论密度相同。
对所有金属，选择相对密度与总冲击能量以及相对密度与每单位质量的能量的关系。但对于不锈钢316L，图中显示的是相对密度与冲击速度的关系。对于不锈钢，给出了4个批次的图线，但对于其它金属，只给出了两个批次的图线，因为曲线之间的差异是类似的。除了不可能测量出密度2的情况之外，在大多数情况下采用密度2。
在一些情况下，使用外部润滑剂合成脂肪酸酯C以便于可方便地将试样取出。有时，需要对工具进行清洁以便于将该过程中所粘结的材料除去。
结果
表1和2示出了金属的性能。表1包括非铁基金属，表2包括铁基金属。钛是在Good Fellows制造的，它们不能告诉颗粒分布。
表1
性能 Ti-6Al-4V  钛 Co-28Cr-6Mo Al合金 Ni合金
1.颗粒尺寸(微米) ＜150 ＜150 ＜150 ＜150 ＜150
2.颗粒分布(微米) 2重量％＞150其余＜150 0.1重量％＞2503重量％＞2005重量％＞1605-20重量％＞10020-35重量％＞6310-25重量％＞4535-50重量％＜45 6.57重量％＞12550.80重量％＞10624.25重量％＞10012.26重量％＞906.12重量％＜90
3.颗粒形态 不规则 不规则 不规则 不规则 不规则
4.粉末生产 水合 水雾化 水雾化 水雾化
5.晶体结构 Al稳定HCPV稳定BCC HCP 85％α相15％碳化物 FCC FCC
6.理论密度(g/cm3) 4.42 4.5 8.5 2.66 8.38
7.表观密度(g/cm3) 1.77 1.80 3.4 1.22 2.59
8.熔化温度(℃) 1600-1650  1660  1350-1450  658  1645
9.烧结温度(℃) 1260  1000  1200  600  1315
10.硬度(HV)  60  460-830  50-100  80-200
表2
性能 不锈钢316L 低锻钢 马氏体钢 工具钢
1.颗粒尺寸(微米) ＜150  ＜150 ＜150  ＜150
2.颗粒分布(微米) 0.60重量％＞15042.70％＜45  3.2重量％＞15079.5重量％＜150  1.06重量％＞1504.32重量％＞12512.03重量％＞10623.59重量％＞7519.26重量％＞539.04重量％＞4530.70重量％＜45  0.4重量％150-18024.48重量％106-15026.68重量％75-10628.67重量％45-7519.77重量％＜45
3.颗粒形态 不规则 不规则 不规则 不规则
4.粉末生产 水雾化 水雾化 水雾化 水雾化
5.晶体结构 FCC  BCC＜900℃FCC＞900℃ FCC BCC＜910℃FCC＞910℃
6.理论密度(g/cm3) 7.90  7.75 7.73 7.75
7.表观密度(g/cm3) 2.64  2.87 3.37 2.55
8.熔化温度(℃) 1427  1540 1427 1350-1450
9.烧结温度(℃) 1315  1230 1230 1315
10.硬度(HV) 160-190  130-280 180-330 207-241
不锈钢316LHD(H_gan_s)
试样重量28g。试样的数目为，批次1：28，批次2：11，批次3：
批次4：11。批次1的能量级间隔为150Nm，批次2、3和4的能量级间隔为300Nm。图2表明相对密度是总冲击能量的函数。来自包含润滑剂的批次和包含辅助烧结剂的批次，除了预压试样以外，所有试样都是固态的。对只带有辅助烧结剂的批次进行预压之后，只获得粉末。对于只带有加入润滑剂的批次，可获得脆性试样。
当用最低的总能量300Nm进行冲击时，在所有批次中可获得固态试样(对于纯的批次为150Nm)。
对于纯粉末，在3450Nm时获得的最大相对密度为95.1％，对于包含润滑剂的批次，在2550Nm时为90.5％，对于包含辅助烧结剂的批次，在3300Nm时为93.3％，对于包含润滑剂和辅助烧结剂的批次，在3150Nm时为89.6％。
图3表明相对密度是每单位质量的冲击能量的函数。对于纯粉末，在123Nm/g时所获得的最大相对密度为95.0％。对于包含润滑剂的批次，在91Nm/g时所获得的最大相对密度为91.4％。对于只包含辅助烧结剂的批次，在80.2Nm/g时所获得的最大相对密度为85.6％。对于包含润滑剂和辅助烧结剂的批次，在113Nm/g时所获得的最大相对密度为89.6％。
图4表明相对密度是冲压装置的冲击速度的函数。
纯的批次与包含润滑剂的批次之间的密度差是由所生产的物体中的润滑剂的体积所引起的。
象在普通烧结中那样，辅助烧结剂只在一些范围不起反应或一点也不起反应。与纯粉末相比，所生产的物体具有较低的相对密度。
对于下述金属，只有批次1和批次2显示在图中。
马氏体钢，(410L，H_gan_s)
试样重量27.1g。试样的数目为，批次1：21，批次2：11。批次1的冲击能量级间隔为150Nm，批次2的冲击能量级间隔为300Nm。图5表明相对密度是总冲击能量的函数。预压(可视标度3)后，纯粉末的批次是固态的。对于包含润滑剂的批次，在300Nm的冲击能量处获得第一物体试样。批次2的预压试样具有可视标度1。对于纯粉末，最大密度在2250Nm处为96.0％，对于批次2，最大密度在3000Nm处为92.5％。
图6表明相对密度是每单位质量的冲击能量的函数。
低锻钢，(Astaloy CrM，H_gan_s)
试样重量27.4g。试样的数目为，批次1：29，批次2：11。冲击能量级间隔：批次1：150Nm，批次2：300Nm。材料是软退火的。图7表明相对密度是总冲击能量的函数。在预压(可视标度3)处，不带润滑添加剂的批次试样是固态物体。对于包含润滑添加剂的批次，在300Nm的冲击能量处获得第一固态物体试样。包含润滑添加剂的批次中的预压试样是脆性的，且在接触时就会崩塌(可视标度2)。对于批次1，最大相对密度在3000Nm处为97.6％，对于批次2，最大相对密度在2400Nm处为93.1％。
图8表明相对密度是每单位质量的冲击能量的函数。
工具钢，(H13，Powdrex(H_gan_s，英国))
试样重量27.4g。批次1的冲击能量级间隔为150Nm，批次2的冲击能量级间隔为300Nm。材料是退火的。
图9表明相对密度是总冲击能量的函数。预压后，试样是固态的。2700Nm处的最大相对密度为95.6％。
图10表明相对密度是每单位质量的冲击能量的函数。
铝合金Al12Si(12重量百分比Si，其余为Al)，(Eckart-granules(颗粒))
试样重量9.4g。试样数目，批次1：21，批次2：11。批次1的冲击能量级间隔为150Nm，批次2的冲击能量级间隔为300Nm。
图11表明相对密度是总冲击能量的函数。预压处理后，对于纯粉末批次，获得固态试样。对于只带有润滑添加剂的批次，获得脆性试样(可视标度2)。
在进行300Nm的第一次冲击时，在所有批次中获得固态试样(批次1为150Nm)。只包含润滑剂的批次在3000Nm处的最大密度为98.2％。批次1在3750Nm处的最大密度为97.1％。
图12表明相对密度是每单位质量的冲击能量的函数。铝合金在表面具有氧化层，在此过程中这是很不利的，需要使用更大的能量。
纯度为99.5％的钛(Goodfellow)
试样重量16g。试样数目，批次1：25，批次2：11。冲击能量级间隔：批次1：150Nm，批次2：300Nm。
图13表明相对密度是总冲击能量的函数。预压处理后，对于纯粉末批次，获得固态试样(可视标度3)。带有润滑剂合成脂肪酸酯C的批次预压后，获得脆性试样(可视标度2)。
在分别进行150和300Nm的第一次冲击时，在两个批次中获得固态试样。
在低于1050Nm的冲击能量处，纯粉末批次的相对密度低于添加了润滑剂的批次，但在1050Nm以上，带有润滑剂的批次的曲线变平，但纯粉末批次的曲线仍升高。
批次1的最大相对密度为97.0％，批次2的最大相对密度为93.9％。
图14表明相对密度是每单位质量的冲击能量的函数。
Ti6Al4V(Sulzer)
试样重量16g。试样数目，批次1：20，批次2：11。冲击能量级间隔：批次1：150Nm，批次2：150Nm，300Nm。
图15表明相对密度是总冲击能量的函数。预压处理后，对于纯粉末批次，获得固态试样(可视标度3)。带有润滑剂合成脂肪酸酯C的批次预压后，获得脆性试样(可视标度2)。
在对纯粉末进行150Nm的第一次冲击和对带有润滑剂的批次进行1200Nm的第4次冲击时，获得固态试样。因此，对于批次2，获得的可视标度2为300、600和900Nm。可视标度2还可以是3000Nm。在2550Nm处，批次1的最大相对密度为93.5％。
图16表明相对密度是每单位质量的冲击能量的函数。
镍合金(Hastelloy X，H_gan_s)
试样重量23g。试样数目，批次1：27，批次2：11。冲击能量级间隔：批次1：150Nm，批次2：300Nm。
图17表明相对密度是总冲击能量的函数。预压处理后，对于纯粉末批次，获得固态试样。批次2预压后，获得粉末试样(可视标度1)。
在进行300Nm的第一次冲击时，对于批次2，获得可视标度2，且可视标度3为600-3000Nm。在4170Nm处，批次1的最大相对密度为91.8％。
图18表明相对密度是每单位质量的冲击能量的函数。
C028Cr6Mo(Stellite，H_gan_s)
试样重量30g。试样数目，批次1：26，批次2：11。冲击能量级间隔：批次1：150Nm，批次2：300Nm。
图19表明相对密度是总冲击能量的函数。几乎所有的试样都是脆性的，它们中的一些还省掉了试样的一些成分。对于纯粉末和包含润滑剂的批次，在进行了第一次冲击后，不形成材料物体(仍为粉末)。对于这两个批次，在600Nm处获得第一固态物体，可视标度2。在3900Nm处，批次1的最大相对密度为87.3％，在1800Nm处，批次2的最大相对密度为83.3％。
图20表明相对密度是每单位质量的冲击能量的函数。
图21是非铁基金属的相对密度与总冲击能量的函数关系图，图22是铁基金属的相对密度与总冲击能量的函数关系图。由于铝合金是软合金并具有较低的熔点，因此，其具有可以预计的最大密度。钛在较大的冲击能量处具有大致相同的相对密度。对于铁基金属，低锻钢在较低的冲击能量处具有最大的密度，而工具钢在较大的冲击能量处具有大致相同的密度。
在大多数情况下，可采用内部润滑来避免使用外部润滑。对于具有添加材料的金属批次，通常可获得较低的相对密度。因为在添加材料时相对密度是很难计算的。而且，材料包含添加剂时，很难获得较大的相对密度。预压后可视标度的差别表明，添加了润滑剂或辅助烧结剂的试样的相对密度比纯粉末批次1的相对密度要低。在硼酸与粉末混合之前，将硼酸熔合到甲醇中，因此，硼酸可作为涂层涂覆到每个颗粒周围。这就使得在粉末颗粒之间很难使颗粒间熔合。内部润滑剂合成脂肪酸酯C似乎在粉末中占据了空间。粉末不熔合，并且在每个颗粒周围没有涂覆，但是，当颗粒融合合成脂肪酸酯C时，颗粒就会妨碍颗粒间熔合。在后处理例如烧结过程中，必须经常将所有的添加剂除去。但是，结果表明，包含添加剂的材料可压缩成固态物体。存在这样的趋势：较硬的金属例如Co28Cr6Mo很难进行压缩而形成具有较大相对密度的固态试样。由于硬度降低，因此，软退火的粉末易于压缩。
图23是非铁基金属的相对密度与单位质量的冲击能量的函数关系图，图24是铁基金属的相对密度与单位质量的冲击能量的函数关系图。在图23中，在小于75Nm/g处，铝合金获得最大的相对密度。此后，依次为钛、镍合金，然后是Co-28Cr-6Mo和Ti-6Al-4V。但在每单位质量的冲击能量大于75Nm/g处，每种材料所获得的相对密度的变化是崩塌的。钛的最大相对密度为97.0％。此后，相邻的铝合金在每单位质量的冲击能量高于钛的地方的相对密度也达到97.0％。此后，Ti-6Al-4V为95.0％，镍合金为91.8％，Co-28Cr-6Mo为87.3％。
在图24中，在铁基材料中低锻钢具有最大的相对密度97.6％。此后，依次为马氏体钢97.0％，不锈钢316L95.5％，工具钢95.0％。
重要的是试样不含有任何的开口孔隙，因为通过烧结只能减少封闭孔隙。材料的强度随着总的和/或开口的孔隙量的减少而增大。通过该方法可获得等于或好于3％体积的封闭孔隙和0％体积的开口孔隙，其结果好于烧结前普通粉末处理的结果。图25是铝合金的总孔隙度与孔隙量的函数关系图。三条曲线对比了测试试样的总孔隙量、封闭孔隙量和开口孔隙量。具有最大孔隙量的试样可用最小的能量级进行压缩。
开口孔隙曲线从18vol％下降到0vol％。封闭孔隙曲线从～12vol％下降到～2.7vol％。具有2.7vol％封闭孔隙和0vol％开口孔隙的试样的相对密度为97.0％，并可利用2100Nm的冲击能量来进行压缩。
结果表明，该方法可获得与传统粉末处理方法类似的孔隙度结果。
加热研究
在加热研究中对Co-28Cr-6Mo进行测试。很难将Co-28Cr-6Mo粉末适当地压缩到较高的密度。
加热测试的目的是评估预热不同的材料对试样的压缩过程和密度影响如何。
首先将粉末预热2小时到210℃，以便粉末中的温度均匀。然后，将粉末倾注到室内回火的模中，并在倾注到模中的过程中测量粉末的温度。尽可能快地安装工具，并用117680N的轴向载荷对粉末进行预压，且以300-3000Nm的能量进行冲击。然后，将其结果与不进行预热的测试结果组进行比较。
对所有的试样用浮力法测量氮化硅酮，Co-23Cr-6Mo的密度。每个试样测量三次，从而获得三个密度值。由这些密度得出平均密度，并用于图中。如上所述测量密度。
图44和45示出了Co28Cr6Mo的相对密度与总冲击能量和单位质量的冲击能量的函数关系。粉末在压实之前的温度为150-180℃。
粉末在压实之前的温度为170-190℃。试样重量为30.0g。不进行预热的试样的数目为26，进行预热的试样的数目为8。两条曲线相互跟随。预热的和不预热的粉末之间的差别是预热的试样已在300Nm的冲击能量处较早地达到可视标度3。预热测试的试样不是脆性的，并具有看似抛光的较细外表面。与不进行预热测试的试样相比，在～1200Nm处获得第一固态物体。两个预压试样都具有可视标度1。
预热对取出后的试样的状态有积极的影响。Co28Cr6Mo看似没有脆性，并在较小的冲击能量处就达到较好的可视标度。在压缩预热的Co28Cr6Mo粉末之后，在工具上没有材料覆层。
能量研究
利用多次冲击对不锈钢进行能量研究，其中，每次冲击的冲击能量为1200或2400。然后，对试样进行1-5次冲击，两次冲击之间的时间间隔为0.4或0.8s。
图46示出了具有不同时间间隔的每次冲击为2400Nm的曲线。曲线是平行的，因此，0.4和0.8s之间的时间间隔变化对结果无影响。在5次冲击下，相当于12000Nm，它们的最大密度为96.6％。
实施例2，参数研究
参数研究包括重量研究、速度研究、时间间隔研究和冲击次数研究。只对不锈钢316L进行这些研究。
参数研究采用纯粉末，这就表明粉末是通过干燥混合粉末10分钟制备而成。
说明
在重量研究中，冲击能量的间隔为300-3000Nm，且冲击能量级间隔为300Nm。唯一变化的参数是试样的重量。其反映了不同的每单位质量的冲击能量。
在速度研究中，冲击能量的间隔为300-3000Nm，且冲击能量级间隔为300Nm。但这里采用不同的冲压装置(重量不同)来获得不同的最大冲击速度。
在时间间隔研究和冲击次数研究中，总冲击能量为1200或2400Nm。对2-6次冲击进行测试研究。在冲击之前，利用117680N的静态轴向压力对试样进行预压。连续冲击之间的时间间隔为0.4或0.8s。在冲击次数研究中，对5次不同冲击的图线进行测试研究。
象实施例1中一样，同样地取出试样和测量试样的密度。
重量研究
利用HYP35-18冲压机对三组三个不同试样重量7、14、28和56g的不锈钢粉末进行压缩。28g试样组是实施例1中所描述的不锈钢组。7g、14g和56g试样为28g试样重量的4倍、0.5倍和2倍。试验组通过从最小冲击量以递增的能量级间隔增加到最大冲击量而进行一次冲击来完成。最大、最小和递增的能量都列在表1中。在冲击之前，所有的试样都进行预压。
在图26和27中，给出了作为每单位质量的冲击能量和总冲击能量的函数的相对密度的4组测试结果。由于最大总冲击能量是恒定的(最大3000Nm)，因此，0.5倍重量和4倍重量组将达到较高的每单位质量的能量水平。所达到的最大相对密度分别为94.4、94.3、95.6和94.5％。结果表明对于给定的每单位质量的能量水平，当试样质量增大时，可获得较大的密度。对于质量较大的物体，该方法需要较小的每单位质量的能量就可达到相同的密度。如图26所示，较大的物体可很快地达到最大密度。
结果表明，对于所获得的较低的密度，该方法取决于每单位质量的能量。当获得较大的密度时，该方法就不取决于每单位质量的能量，但总能量与质量无关。这在前面的说明书中已有描述。
速度研究
利用HYP35-18、HYP36-60和高速冲击机来压缩不锈钢粉末。对于高速冲击机，可改变冲头的重量，并使用三个不同的质量：7.5、14.0和20.6kg。HYP35-60的冲头重量为1200kg，而HYP35-18的冲头重量为350kg。试样重量为28g。对所有的试样进行一次冲击。冲击能量从预压值以300Nm的递增间隔增加到最大值3000Nm来进行冲击。在冲击之前，所有的试样也都进行预压。HYP35-18的预压力为135KN，HYP35-60为260KN，高速冲击机为18KN。对于HYP35-60冲击机在最大冲击能量3000Nm的情况下，用7kg冲头获得的最大冲击速度为28.3m/s，用1200kg冲头获得的最小冲击速度为2.2m/s。
在图28中，给出了作为每单位质量的冲击能量的函数的相对密度的5组测试结果。图29表明相对密度是总冲击能量的函数，图30表明相对密度是冲击速度的函数。5组测试结果的最大密度之间的差高达10％。结果表明，当冲头质量增大或等效降低冲击速度时，可获得较大的相对密度增量。当能量增大时，其影响降低。预压时的相对密度很大程度上依赖于静压力。对于7.5、14.0和20.6kg冲头，预压试样不转化为固态物体，而是粉末并表示为可视标度1。图31显示了总冲击能量为1500、2100和3000Nm时的相对密度与冲击速度的函数关系。图中表明冲击速度降低时相对密度增大。
时间间隔研究和冲击次数研究
该研究的试样通过总冲击能量为1200或2400Nm的多次冲击来进行制造。对每次冲击具有相同的能量的2-6次冲击进行测试研究。在冲击之前，利用117680N的静态轴向压力对试样进行预压。连续冲击之间的时间间隔为0.4或0.8s。对5次不同冲击的图线，“低-高”、“高-低”、“阶梯上升”、“阶梯下降”和“水平”进行测试研究。在“低-高”的序列中，该序列中最后的冲击量为等量的前次冲击的总能量的两倍。因此，“高-低”序列是初始高冲击能量冲击序列的镜像序列。阶梯上升和下降序列在相同的序列中能量水平是逐渐增大或降低的。序列中所有的增大或降低的间隔都是相同的。“水平”序列是按照每次冲击都是在相同的冲击能量水平上进行。试样重量为28.0g。
图32和33分别示出了1200和2400Nm的水平冲击序列。每个能量都以冲击间隔时间t1＝0.4s和t2＝0.8s进行。图32表明，当总能量被分成较多数目的冲击时，t＝0.4s序列的密度下降。当冲击次数增大时，t＝0.8s序列的密度无任何改变。对于2499Nm的能量水平，在图32中，t＝0.4s和t＝0.8s间隔序列的密度都随着冲击次数的增大而降低。但对于t＝0.8s序列趋势更明显。通常，对于两个能量水平，通过研究序列的平均值，t＝0.8s序列的密度高于t＝0.4s序列的密度。对于1200Nm的能量，t＝0.4s的序列的平均相对密度为89.8％，t＝0.8s序列的平均相对密度为90.4％。对于2400Nm能量，则相对密度分别为92.4和92.8％。
图34示出了1200Nm能量和t＝0.4s的冲击图线。由于HYP冲击机程序限定了4个单独的冲击，因此，“阶梯”序列限定为2、3和4个冲击序列。通常对于第一个三次冲击，密度增加。对于第五和第六冲击序列，密度下降。但对于阶梯序列并不能得出后面的结论。“阶梯上升”和“低-高”序列的密度高于它们对应的相反序列“阶梯下降”和“高-低”的密度。对于未示出的能量为1200Nm，t＝0.8s的序列也有同样的结论。通常，对于相同的总冲击能量，不同冲击形态序列的差异极小。具有“低-高”形态的4个冲击序列在2400Nm处的最大相对密度为94.7％。
实施例3，压实研究
在该研究中使用不锈钢。开始将粉末干燥混合10分钟，从而在粉末中获得均匀的颗粒尺寸分布。
进行5次不同的压缩测试。所有的测试组都从300-3000Nm且每次测试的能量间隔为300Nm下进行冲击测试。
第一组为进行两次预压的组。所有的试样都用117680N的轴向载荷进行两次预压，且两次预压的时间间隔大约为5-10s。
第二组是进行三次预压的组。所有的试样都用117680N的轴向载荷进行三次预压，且预压的时间间隔大约为5-10s。
在第三组中，首先对试样进行预压，冲击，并在冲击之后直接以115720N的轴向载荷进行后压缩，这就意味着冲压装置在冲压了粉末之后不返回到其初始位置。而是冲压装置在其最低冲压位置保持5s，并对压缩的试样进行加压。
在第四组中，试样首先进行预压，冲击，并在冲击之后以115720N的轴向载荷进行后压缩，但延时10s，这就意味着冲压装置在冲压之后返回到其初始位置，然后以117680N的轴向载荷对试样进行后压缩。
在第五组中，以117680N的轴向载荷对试样进行两次预压，冲击，并在冲击之后直接以115720N的轴向载荷进行后压缩。
按照用于实施例1和2的方法来测量密度。
图35表明相对密度为总冲击能量的函数，其示出了相互比较的所有不同的冲压组，图36表明相对密度为每单位质量的冲击能量的函数。在两个图中，x轴分别从600Nm和20Nm/g开始，y轴都从83％开始。
三次预压所获得的最大预压结果为59.5％，比一次预压的试样高1.2％。所有的预压试样在从工具上取下后具有可视标度2。在300Nm(11Nm/g，1.3m/s)冲击能量处，对于所有的测试组，都可获得具有可视标度3的第一物体，对于进行一次预压和延迟后压缩的试样，可获得的最大相对密度为77.7％。
对于进行一次预压且带有延迟后压缩的组，在3000Nm(109Nm/g，4.1m/s)处的最大相对密度为95.7％，且对于进行两次预压并直接进行后压缩的组，在2400Nm(86Nm/g，3.7)处的最大相对密度为95.3％。
这比进行一次预压的组的相对密度高1.5％。
该测试的数据列在表3中。
表3
预压试样的相对密度2(％) 所获得的第一物体的相对密度2(％) 最大相对密度2(％) 最大相对密度2处的冲击能量(0-3000Nm之间)
一次预压     58.5     71.8     94.2     2400
两次预压     59.5     77.3     94.7     2400
三次预压     59.7     76.7     94.5     3000
一次预压+后压缩     58.5     77.2     95.1     2700
一次预压+延迟后压缩     59.2     77.7     95.7     3000
两次预压+后压缩     59.5     76.9     95.3     2400
所有的测试组都显示了形态的趋势：多次预压或后压缩增大了相对密度。一种原因可能是较大压力的预压可将粉末中更多的空气排出。结果表明两次预压比一次预压的效果好，这可能是冲击粉末之前必须获得最佳半成品密度的总压力是要进行两次预压。
后压缩对试样的影响与预压是不同的。这可能是冲击所传递的能量提高了粉末颗粒之间的局部温度，且保持时间较长，而且冲击之后的较长时间内影响试样的固化。这些结果也支持了冲击后材料中的材料波动提高的理论。可能提高了试样中材料波动的“持续时间”，并可长期影响试样，使更多的颗粒一起熔合。
在有些曲线中，不可能测量出相对密度，那些点已被剔除。
图47表明相对密度是冲击次数的函数。通过3000和4000Nm的总冲击能量对试样冲击1-21次。图47对所得出的两条曲线进行了比较。
两次冲击且总冲击能量为4000Nm所达到的最大相对密度是95.1％。随着冲击次数的增大，4000nm曲线的相对密度有规律地下降～11％，从95.1％下降到84％。3000Nm的曲线位于4000Nm曲线下方2％的地方，并也存在这种趋势。相对密度从93％下降到82％，也下降了11％。
实施例4，润滑剂测试
象用于模中的外部润滑剂一样，对一些润滑剂进行测试。利用不锈钢316L和纯钛进行测试。尽管粘结到工具表面的金属要比不锈钢316L要多很多，但也对纯钛进行主要部分的测试。所测试的润滑剂是添加了不同量石墨的Li-CaX润滑脂、具有不同粘度的润滑油、特氟隆(Teflon)喷雾和特氟隆润滑脂、添加石墨的润滑脂、带有不同组合滑石粉的润滑脂、添加了不同量的氮化硼的LiX润滑脂以及其它类型的润滑脂和润滑油。
所用的润滑剂如下：
与底盘润滑脂混合的3-9重量％的石墨
烹调油
马达油
MoS2-润滑脂
纯滑石粉粉末或3-9重量％的与底盘润滑脂相混合
喷雾状的Teflon油
滑道(Glide way)220(润滑油)
索道(Chain way)BioPine(链锯油)
脂道(Grease way)CaH(润滑脂)
带有润滑脂的硬脂酸盐Li(LiX混合物)
纯的氮化硼或5-15重量％的与润滑脂(LiX混合物)相混合
纯的带有润滑脂(Li-CaX 90)的硬酯酸Li-Ca或与5-15重量％的石墨相混合
石墨
180粘度的酯基油
650粘度的酯基油
1050粘度的酯基油
特氟隆润滑脂
利用涂料刷将外部润滑剂涂覆在下冲头(与粉末接触的侧面和与模相接触的侧面)、模和冲击冲头(与粉末接触的侧面和与模接触的侧面)上。这便于取下冲头和试样，并避免粉末附着在工具上。
测试不同的润滑剂对所获得的相对密度影响如何。测试多种类型的润滑剂，其中改变不同的参数。石墨量、两种类型的石墨、润滑脂中氮化硼的量以及粘度都进行测试以确定每个参数的特性。
开始对不锈钢316L和钛干燥混合10分钟，以便在粉末中获得均匀的颗粒尺寸分布。
将每种润滑剂涂覆在工具表面。在有些批次中对第一试样以117680N的轴向载荷进行预压，而有些不用。对余下的试样(和有些批次中的第一试样)首先进行预压，然后进行一次冲击。这些组中的冲击能量按照残留在工具表面上的材料量是不同的。每个测试从300Nm开始，并以300Nm的冲击能量间隔进行递增。
在每个测试之间，需要对工具只用擦拭材料、丙酮进行清洁，或者用砂布对工具表面进行抛光，以便将残留在工具上的材料除去。
为便于确定工具所需清洁的状态，在制造出试样之后，采用6个粘附性标度。表4中列出了每个粘附性标度的说明。
表4
    粘附性标度     说明
    0     用干的擦拭材料擦拭工具表面
    1     用丙酮擦拭工具表面
    2     用砂布抛光，时间＜1分钟
    3     用砂布抛光1-10分钟
    4     用砂布抛光，时间＞10分钟
    5     取下工具，用抛光机或手工抛光工具表面
按照实施例1和2中所描述的方法测量其密度。
添加不同量石墨的Li-CaX润滑脂
图37表明相对密度是总冲击能量的函数。利用合成脂肪酸酯C曲线作为已添加了不同量石墨的Li-CaX润滑脂曲线的参考曲线。同时也是其它润滑剂的参考曲线。表5列出了不同冲击能量的粘附性标度。
表5
总冲击能量(Nm)                                粘附性标度
Li-CaX  Li-CaX，5重量％的石墨 Li-CaX，10重量％的石墨 Li-CaX，15重量％的石墨   合成脂肪酸酯C
    0     0     0     0     0     2
    300     1     1     0     0     2
    600     3     2     0     1     2
    900     2     0     1     2
    1200     2     0     4     3
    1500     2     1     3
    1800     4     3     3
    2100     4
    2400     4
    2700     4
所有的试样具有可视标度3。所有批次所获得的相对密度是类似的。带有10重量％石墨的Li-CaX的粘附性标度到冲击能量1500Nm表现为粘附性标度0，而其它批次在较低的冲击能量处具有较高的粘附性标度。
具有不同粘度的润滑油
图38表明相对密度为总冲击能量的函数。通过将烹调油作为润滑剂，与其它润滑剂相比，获得的相对密度低～5％。不能确定获得最大相对密度的残留润滑油的粘度是多少。对于粘度为650和1050PaS的润滑油，试样具有可视标度2。对于烹调油和180PaS的润滑油，试样具有可视标度3。与所有的润滑油相比，合成脂肪酸酯C具有最大的相对密度。
表6给出了具有不同粘度的润滑油粘附性标度的结果。
表6
总冲击能量(Nm)                            粘附性标度
烹调油 润滑油，180PaS 润滑油，650PaS 润滑油，1050PaS 合成脂肪酸酯C
 0  0  1  0  2
 300  0  0  1  0  2
 600  0  2  1  2  2
 900  0  3  3  2  2
 1200  0  4  3  3  3
 1500  1  2  2  3
 1800  1  3  3  3
 2100  2  3  3  4
 2400  3  3  3  4
 2700  4  3  4  4
 3000  4  3  4
聚四氟乙烯(特氟隆Teflon)喷雾和特氟隆润滑脂
图39表明相对密度是总冲击能量的函数。润滑脂中的Teflon使试样具有可视标度2，但润滑油(喷雾)中的特氟隆具有可视标度3。
特氟隆润滑油所获得的相对密度高于特氟隆润滑脂所获得的相对密度，但很多材料残留物粘附在特氟隆润滑油的工具表面，并不再进行进一步的测试。600Nm冲击能量处的合成脂肪酸酯C和特氟隆润滑脂的相对密度类似。在较大的冲击能量处，合成脂肪酸酯C比特氟隆润滑脂具有较高的相对密度。在2700Nm处，合成脂肪酸酯C和特氟隆润滑脂具有大致相同的相对密度。
表7示出了特氟隆润滑油和润滑脂的粘附性标度结果。
表7
总冲击能量(Nm)                      粘附性标度
  特氟隆润滑油   特氟隆润滑脂   合成脂肪酸酯C
    0     0     0     2
    300     1     0     2
    600     4     1     2
    900     2     2
    1200     2     3
    1500     0     3
    1800     0     3
    2100     2     4
    2400     3     4
    2700     3     4
    3000     3     4
添加白石墨的润滑脂
图40表明相对密度是总冲击能量的函数。对于将3重量％的白石墨加入到润滑脂中的润滑剂，可获得可视标度2。而将9重量％的白石墨加入到润滑脂中，试样具有可视标度3。
所有批次所获得的相对密度是类似的。没有任何的趋势表明多少量的石墨可表现出最大的相对密度。但与合成脂肪酸酯C相比，这两种润滑剂所表现出的相对密度都比它高～2％。
表8示出了添加不同量石墨的润滑脂的粘附性标度的结果。
表8
总冲击能量(Nm)                           粘附性标度
润滑脂中含3重量％石墨 润滑脂中含9重量％石墨 合成脂肪酸酯C
    0     1     1     2
    300     1     1     2
    600     1     1     2
    900     2     2     2
    1200     3     2     3
    1500     4     3     3
    1800     4     3     3
    2100     4     3     4
    2400     4     3     4
    2700     4
    3000     4
具有不同组合滑石粉的润滑脂
图41表明相对密度是总冲击能量的函数。所有的试样具有可视标度3。
各批次所获得的相对密度是不同的。与其它的批次相比，纯滑石粉粉末状附着在工具表面上的试样具有较低的相对密度。在900-1500Nm冲击能量之间其相对密度实际上是下降的。对于其它的批次，所获得的相对密度是类似的。具有9重量％滑石粉的润滑脂表现出最大的相对密度，然后是合成脂肪酸酯C、位于预润滑工具表面上的滑石粉和具有3重量％石墨的的润滑脂。
表9示出了添加不同量滑石粉的润滑脂的粘附性标度的结果。
表9
总冲击能量(Nm)                           粘附性标度
纯滑石粉 预润滑表面上的滑石粉 具有3重量％滑石粉的润滑脂 具有9重量％滑石粉的润滑脂
    0
    300     1     0     0     0
    600
    900     5     1     0     0
    1200
    1500     5     2     2     0
    1800
    2100     2     0
    2400
    2700     4     2     1
    3000     5     2     1
添加不同量氮化硼的LiX润滑脂
图42表明相对密度是总冲击能量的函数。对于预压300、600、1500、1800、2100、2400、2700Nm，由具有5重量％氮化硼的润滑脂作为润滑剂的一些试样具有可视标度2。其它润滑剂表现出具有可视标度3。
在较低的冲击能量处，各批次所获得的相对密度是无规律的。所有的润滑剂都表现出具有相同的相对密度。润滑剂之间的粘附性标度是不同的。合成脂肪酸酯C从开始就具有较大的粘附性标度2。然后是纯LiX、具有5重量％的LiX和具有15重量％的LiX。
表10示出了添加不同量氮化硼的LiX润滑脂的粘附性标度的结果。
表10
总冲击能量(Nm)                            粘附性标度
LiX润滑脂 具有5重量％氮化硼的LiX润滑脂 具有15重量％氮化硼的LiX润滑脂 合成脂肪酸酯C
 0  0  0  0  2
 300  1  1  1  2
 600  2  1  2
 900  3  2  2
 1200  4  3  3
 1500  4  3  3
 1800  3  3
 2100  3  4
 2400  4  4
 2700  4
 3000  4
作为润滑剂的其它类型的润滑脂和润滑油
图43表明相对密度是总冲击能量的函数。以MoS2润滑脂作为润滑剂的批次的试样具有可视标度2。其它的批次、马达油、润滑油、链锯油、润滑脂和合成脂肪酸酯C都表现出具有可视标度3。
各批次所获得的相对密度是不同的。在所有的试样中，以链锯油作为润滑剂的批次表现出具有较低的相对密度，但在2700Nm处，相对密度增大到其它润滑剂所能获得的相对密度水平。由于材料残留在工具表面，因此，在600和1200Nm停止关于润滑油和润滑脂的测试。测试表明合成脂肪酸酯C表现出具有最大的相对密度。然后是MoS2、润滑脂和马达油。
关于粘附性标度，合成脂肪酸酯C开始于粘附性标度2。润滑脂和润滑油开始于粘附性标度1，但其它物体具有可视标度3。这些润滑剂没有一个出现出清洁的工具表面。
表11示出了不同润滑脂和润滑油的粘附性标度结果。
表11
总冲击能量(Nm) 马达油 MoS2 润滑油 链锯油 润滑脂 合成脂肪酸酯C
 0  0  0  0  2
 300  0  0  0  2  1  2
 600  2  3  3  2
 900  1  2  4  2  2
 1200  2  4  3
 1500  3  2  3  3
 1800  3  3
 2100  3  3  4  4
 2400  3  4
 2700  5  4  4
 3000  5  4  4
对于润滑油，相对密度低于其它的润滑剂。在该润滑剂类型的测试中，具有9重量％滑石粉的润滑脂可获得最大的相对密度。其甚至比合成脂肪酸酯C还高。同时，具有9重量％滑石粉的润滑脂可获得最低的粘附性标度。
对于Co28Cr6Mo，采用另一种润滑剂MOLYKOTE(二硫化钼润滑剂)，并与合成脂肪酸酯C进行比较。MOLYKOTE可带来较好的相对密度，但是，MOLYKOTE不适合用在医用材料中，且其不可能通过烧结除去。
外部润滑剂既影响相对密度又影响与工具表面的粘附度。有些润滑剂可能降低工具表面和粉末之间的摩擦。在此情况下，与具有高摩擦性的润滑剂相比，就可能获得较高的相对密度。对于较低的摩擦，冲压装置可利用设置好的冲击能量进行冲击，并可获得较高的密度。但是，在很多情况下，在此两方面润滑剂的结果是不同的。如果润滑剂增大了相对密度，那么，它对模的粘附性就是不利的，反之亦然。但是，具有90％滑石粉的润滑脂既可获得较高的相对密度又可获得较低的粘附性标度，这是它很大的优点。
材料的硬度看起来也会影响其结果。材料越软，颗粒就越软和越易变形。在颗粒间熔合发生之前，可对颗粒进行软化、变形和压缩。从Co28Cr6Mo与其它材料之间所进行的能量和添加剂研究中可看出其差异。Co28Cr6Mo的硬度为～460-830HV，这比其它材料的硬度要大得多，例如，钛为60HV，低锻钢为130-280HV。在下面例子所描述的可视标度的不同表明了所测试的金属类型和硬度的结果。在包含于能量和添加剂研究中的有些批次中，在制造粉末的过程中已熔合了碳，以便增大最终部件的硬度。为了降低粉末的硬度，在不必改变最终部件的性能的情况下，可对粉末进行软退化。该预处理的粉末可能获得更高的相对密度。有些其它材料也很硬，例如工具钢，但经过软退化，就可增大相对密度。
熔合温度看起来也会影响材料的压缩程度。例如，铝合金的熔合温度是镍合金的三分之一。在能量和添加剂研究中，所有的铝合金批次都获得了较高的相对密度。相反，镍合金则很难获得较高的相对密度。该参数是影响压缩程度的参数中的一种。
本发明给出了一种新的方法，其包括进行预压和在有些情况下进行后冲压，且其中至少在一次冲击中作用于材料。新的方法可带来较好的结果，并比现有技术有了很大的改进。
本发明并不局限于上述的实施例。本发明方法的优点是不需要使用辅助烧结剂也不产生凝固的坯料物体，而且可采用较低的烧结温度。但是，如果在有些情况下证明是有效的，可在本发明方法中使用辅助烧结剂、润滑剂或其它添加剂。类似地，通常不必利用真空或惰性气体来防止材料物体氧化压缩。但是，有些材料需要真空或惰性气体来生产非常纯净或较高密度的物体。因此，尽管根据本发明不要求使用辅助烧结剂、真空和惰性气体，但也不排除使用它们。对本发明的方法和产品所作的其它改进也包括在本发明权利要求书的范围之内。

Claims (34)

1.一种通过聚结来生产金属物体的方法，其特征在于该方法包括以下的步骤：
a)将粉末、颗粒、丸状和类似形式的金属材料装填入预压模中，
b)对该材料至少进行一次预压，
c)至少通过一次冲击压缩压模中的材料，其中，在冲压装入压模中的材料，产生材料聚结时，冲压装置发出足够的动能以便形成物体。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：预压模和压模是同一个模。
3.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其用于生产不锈钢物体，其特征在于：材料在空气和室温下以至少约0.25×108N/m2的压力进行预压。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：材料以至少约0.6×108N/m2的压力进行预压。
5.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其特征在于：该方法包括预压材料至少两次。
6.一种通过聚结生产金属物体的方法，其特征在于：该方法包括在压模中通过至少一次冲击来压缩固态金属物体形式的材料，其中，冲压装置发出足够的能量来使物体中的材料产生聚结。
7.根据权利要求1-5中的任何一项或权利要求6所述的方法，其特征在于：在空气和室温条件下，压缩冲击发出相当于在冲压面积为7cm2的圆柱形工具中的至少100Nm的总能量。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：压缩冲击发出相当于在冲压面积为7cm2的圆柱形工具中的至少300Nm的总能量。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：压缩冲击发出相当于在冲压面积为7cm2的圆柱形工具中的至少600Nm的总能量。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：压缩冲击发出相当于在冲压面积为7cm2的圆柱形工具中产生至少1000Nm的总能量。
11.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：压缩冲击发出相当于在冲压面积为7cm2的圆柱形工具中产生至少2000Nm的总能量。
12.根据权利要求1-5中任意一项或权利要求6所述的方法，其特征在于：在空气和室温条件下，压缩冲击发出相当于在冲压面积为7cm2的圆柱形工具中的每单位质量的能量至少为5Nm/g。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于：压缩冲击发出相当于在冲压面积为7cm2的圆柱形工具中的每单位质量的能量至少为20Nm/g。
14.根据权利要求13所述的所述的方法，其特征在于：压缩冲击发出相当于在冲压面积为7cm2的圆柱形工具中的每单位质量的能量至少为100Nm/g。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于：压缩冲击发出相当于在冲压面积为7cm2的圆柱形工具中的每单位质量的能量至少为250Nm/g。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于：压缩冲击发出相当于在冲压面积为7cm2的圆柱形工具中的每单位质量的能量至少为450Nm/g。
17.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其特征在于：将金属压缩到相对密度至少为70％，最好是75％。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于：将金属压缩到相对密度至少为80％，最好是85％。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于：将金属压缩到相对密度至少为90％-100％。
20.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其特征在于：该方法包括在压缩步骤之后对材料进行至少一次后冲压的步骤。
21.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其特征在于：金属选自包括轻金属或合金、铁基合金、非铁基合金和高熔点金属或硬合金的集合组。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于：金属选自包括铝、钛和包含其中至少一种的合金的集合组。
23.根据权利要求21所述的方法，其特征在于：铁基合金选自包括不锈钢、马氏体钢、低锻钢和工具钢的集合组。
24.根据权利要求21所述的方法，其特征在于：高熔点金属或硬合金选自包括Co、Cr、Mo和Ni以及包含其中至少一种的合金的集合组。
25.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其特征在于：所生产的物体为医用植入物，例如：骨骼或牙齿的修补物。
26.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其特征在于：该方法包括在压缩或后冲压之后的任何时间对物体进行后加热和/或烧结的步骤。
27.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其特征在于：所生产的物体是坯料物体。
28.根据权利要求27所述的方法，其特征在于：该方法还包括烧结该坯料物体的另一个步骤。
29.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其特征在于：材料为可医用的材料。
30.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其特征在于：材料包括润滑剂和/或辅助烧结剂。
31.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：该方法还包括使物体变形。
32.一种由权利要求1-31中任意一项所述的方法所获得的产品。
33.根据权利要求32所述的产品，其特征在于：该产品是医疗装置或仪器。
34.根据权利要求32所述的产品，其特征在于：该产品是非医疗装置。
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