專利名稱：復(fù)合金屬物品和用于制造復(fù)合金屬物品的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于由至少兩個(gè)金屬層制造條形的或板形的復(fù)合金屬物品的方 法，包括在至少等于至少一個(gè)層的金屬的再結(jié)晶溫度的溫度中對(duì)各層進(jìn)行前熱處理，并且 接著對(duì)各層相對(duì)擠壓以實(shí)現(xiàn)各層的厚度減小，在該方法中各層在其邊界面的區(qū)域中發(fā)生相 對(duì)的擴(kuò)散連接。此外，本發(fā)明涉及一種復(fù)合金屬物品(10、10'、10"、10'“)，其由相互具 有擴(kuò)散連接的多個(gè)層構(gòu)成。
背景技術(shù)：
由John B. Ulam的1955年的基礎(chǔ)的美國(guó)專利No. 2718690已知一種上述類型的方 法，該專利本身基于1921和1949年的美國(guó)專利No. 1392416和No. 2468206指出的方向， 由此可制造被包覆的金屬，其在制造物品時(shí)可以被熱處理和冷處理以及深拉。尤其是通過 該方法將不同的金屬相互合并成一個(gè)整體的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)接著可以通過滾壓、錘打、鍛打、 拉延、壓制和深拉進(jìn)行加工，而不存在使不同金屬的各層相互分離的危險(xiǎn)。在按美國(guó)專利 No. 2718690的方法中涉及被包覆的復(fù)合金屬的制造，其中不銹鋼用銅包覆或者將銅設(shè)置在 鋼層之間，但是該專利說明，取而代之，復(fù)合金屬也能由同一種金屬即僅由不銹鋼或僅由銅 制成。在這種已知的方法中不在各金屬層之間使用粘合劑，而是金屬的分子結(jié)構(gòu)相互合并。 各金屬層通過機(jī)械加工而被清潔，以便它們?cè)诒砻嫔厦獬鞣N氧化物、污物或類似物。通過 適宜地利用砂輪實(shí)現(xiàn)的清潔，產(chǎn)生非常干凈的無氧化物的表面。這是必需的，以便暴露金屬 的分子的晶格結(jié)構(gòu)。然后各金屬層加熱到合適的溫度，因此通過施加壓力使金屬的相鄰表 面可以相互擴(kuò)散。同一發(fā)明人的美國(guó)專利3210840涉及通過滾壓包覆(Walzplattieren)由鋁和不 銹鋼制造復(fù)合金屬物品。被清潔的并重疊設(shè)置的金屬層在熱處理之后通過滾壓而在厚度方 面分別減小10 35%，以便實(shí)現(xiàn)相對(duì)的擴(kuò)散連接。在前熱處理中，金屬表面加熱到高于鋁 的再結(jié)晶溫度但低于鋁的熔點(diǎn)以及低于不銹鋼的再結(jié)晶溫度的溫度。通過在滾壓時(shí)金屬層 的相對(duì)擠壓實(shí)現(xiàn)擴(kuò)散連接(在此以及后面所謂的相對(duì)擠壓可以不通過滾壓而通過鍛打或 簡(jiǎn)單地通過壓制實(shí)現(xiàn))。在由該美國(guó)專利已知的方法中，在相對(duì)擠壓之前，一疊重疊設(shè)置的 金屬層首先在端部焊接，以便該疊的各組成部分即各金屬層保持它們的位置。在接著的滾 壓過程中，其中每個(gè)金屬層同時(shí)在厚度方面減少直至35%，必須產(chǎn)生非常高的擠壓力，因此 外面兩個(gè)不銹鋼的表層受到直至35%的厚度減小。設(shè)置在表層之間的鋁層也被加載這種 非常高的擠壓力。這應(yīng)該是為何它在現(xiàn)有技術(shù)中至今沒有考慮在鋁層中設(shè)置通道的原因之 一。現(xiàn)有技術(shù)對(duì)于制造這樣的通道提供不同的其它可能性。DE 3212768A1描述了一種用于 擴(kuò)散焊接由耐高溫的金屬材料尤其是基于鎳和鐵的氧化物彌散硬化的合金制成的構(gòu)件。這 些構(gòu)件可以例如涉及汽輪機(jī)的透平葉片。該構(gòu)件由兩個(gè)分元件制成，它們成型得使完成的 構(gòu)件在分元件接合之后包含冷卻通道。為了構(gòu)成冷卻通道，在連接兩個(gè)分元件之前銑出凹 部，它們以后產(chǎn)生通道。用來制成該構(gòu)件的合金主要是鐵合金或鎳合金。由DE 102004004459A1已知一種用于由熱結(jié)構(gòu)復(fù)合材料制造主動(dòng)的冷卻板的方法。為了制造該冷卻板，在由熱結(jié)構(gòu)復(fù)合材料制成的具有空心形貌的第一部件的內(nèi)側(cè)構(gòu)成 通道，并且在由熱結(jié)構(gòu)復(fù)合材料制成的第二部件的用于靠在第一部件內(nèi)側(cè)上的內(nèi)側(cè)上構(gòu)成 金屬的覆蓋層。第一和第二部件通過利用地殼均衡式的熱擠壓達(dá)到的兩個(gè)內(nèi)側(cè)的相互連接 而接合，使得產(chǎn)生具有內(nèi)裝的循環(huán)通道的冷卻板。熱結(jié)構(gòu)復(fù)合材料通常是碳/碳類型的復(fù) 合材料或者具有由耐火纖維制成的陶瓷基體。通過熱擠壓允許所述連接的金屬層的金屬包 括鎳、銅、鐵或它們的合金，優(yōu)選采用鎳或鎳合金。
由DE 3243713A1已知一種扁平換熱器板及其制造方法。扁平換熱器板包括兩個(gè) 疊置的板，在它們之間設(shè)置用于需要加熱或需要冷卻的介質(zhì)的通道。這兩個(gè)板由難以被包 覆或不能被包覆的金屬制成。在兩個(gè)板之間有由無定形的金屬即鎳合金、鐵合金或銅合金 制成的粘附層，其允許通過冷滾壓包覆而連接兩個(gè)板。粘附層可以是薄膜，其在冷滾壓包覆 之前放入到兩個(gè)板之間。這兩個(gè)板通過冷滾壓包覆僅在有粘附層的位置上相互連接。連接 的金屬帶裁剪成分開的板。最后空出的未相互連接的部分按通常的方式被擴(kuò)展用于構(gòu)成一 個(gè)或多個(gè)通道。由DE 1196045B已知一種用于制造用鈦包覆的鋁的方法。在此基材鋁與要包覆在 上面的鈦板或鈦薄膜組合成一個(gè)疊，它然后被熱滾壓。該方法設(shè)計(jì)成使兩個(gè)要相互連接的 材料僅在滾壓之前不久才相遇，并且滾壓力調(diào)節(jié)成使基材即鋁或鋁合金經(jīng)受至少30%的厚 度減小。要包覆在上面的鈦板或鈦薄膜不被加熱，而是在冷的狀態(tài)下滾壓到加熱的鋁金屬 上，因此應(yīng)避免鈦板的氧化。在滾壓時(shí)必須至少達(dá)到30%的厚度減小，以便達(dá)到實(shí)際可用的 粘附。包覆產(chǎn)品在其完成之后加熱到480°C至565°C之間的溫度并且再次滾壓，而且使得基 材即鋁層或鋁合金層的厚度減小直至15%。因此實(shí)現(xiàn)在鋁和鈦之間的進(jìn)一步提高的粘附強(qiáng) 度。由此鋁基材的厚度減小總體上至少為45%。用不銹鋼包覆的、由一個(gè)或多個(gè)鋁層或鋁合金層構(gòu)成的芯部層如今在制造大的烤 板時(shí)廣泛采用，在此無論放在烤板上的燒烤物品量應(yīng)維持恒定的燒烤溫度。此外用不銹鋼 包覆的鋁主要采用于需要輕的但耐腐蝕的金屬的場(chǎng)合，例如用于炊具，但也用在航空航天 中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，實(shí)現(xiàn)一種用于制造條形或板形的復(fù)合金屬物品的方法，借此 可以顯著拓寬其使用可能性。此外應(yīng)實(shí)現(xiàn)具有拓寬的使用可能性的復(fù)合金屬物品。本發(fā)明在此從已知于上述美國(guó)專利3210840的方法出發(fā)，用于由至少兩個(gè)金屬層 制造條形的或板形的復(fù)合金屬物品，該方法包括對(duì)所述各層在至少等于至少一個(gè)層的金屬 的再結(jié)晶溫度的溫度中前熱處理，并且接著將各層相對(duì)擠壓以便產(chǎn)生各層的厚度減小，此 時(shí)各層在其邊界面的區(qū)域中發(fā)生相對(duì)的擴(kuò)散連接。基于該方法，按本發(fā)明作為每個(gè)層的金屬采用鋁或鋁合金，其中一個(gè)層使用這樣 一個(gè)層，所述這樣一個(gè)層在其面向一個(gè)相鄰層的側(cè)面上設(shè)有條形的空隙，所述空隙在所述 相對(duì)擠壓時(shí)通過該相鄰層封閉，并且厚度減小相對(duì)于各層的在相對(duì)擠壓之前存在的總厚度 為25%以下。在按本發(fā)明的方法中，由鋁或鋁合金制成的各層可以作為條從輥?zhàn)由贤司?、給 到相應(yīng)的溫度并且例如在軋機(jī)中相對(duì)擠壓，使得各相鄰層發(fā)生相對(duì)的擴(kuò)散連接。按本發(fā)明 僅在25%以下的厚度減小和為此需要的滾壓力是足夠小的(后者估計(jì)比按上述美國(guó)專利3210840的方法小10倍)，使得空隙在相對(duì)擠壓時(shí)基本上保持不變并且在完成的復(fù)合金屬 物品中構(gòu)成能多方面利用的通道。在本發(fā)明的復(fù)合金屬物品中，其由多個(gè)層構(gòu)成，各層相對(duì)具有擴(kuò)散連接，每個(gè)層由 鋁或鋁合金制成，并且復(fù)合金屬物品在兩個(gè)相鄰層的邊界面上或邊界面中設(shè)有在平面圖中 為條形的通道。在現(xiàn)有技術(shù)中出發(fā)點(diǎn)在于，由不同金屬構(gòu)成的復(fù)合金屬物品由于需要連接 的材料之一或多種的在相對(duì)擠壓時(shí)存在的柔軟性而應(yīng)該是盡可能實(shí)心的。本發(fā)明人意想不 到地確定，通過使用鋁或鋁合金而不使用其它較硬 的金屬例如不銹鋼以及在保證特別的條 件下，在相對(duì)擠壓時(shí)的壓緊力保持得足夠小并且可以足夠良好地分布，使得可以設(shè)置空隙 或通道。因?yàn)榘幢景l(fā)明作為各層的金屬采用鋁或鋁合金，所以按本發(fā)明的復(fù)合金屬物品僅 由一種金屬即純鋁或鋁合金制成，并且可以如至今常見的那樣例如用作為烤板的芯部或者 作為炊具的壁和底部。因?yàn)楦鹘饘賹釉谄溥吔缑嫔显谄浞肿咏Y(jié)構(gòu)方面通過擴(kuò)散連接而合 并，所以復(fù)合金屬物品總體上表現(xiàn)得如單純的金屬一樣并且也具有強(qiáng)度，使得復(fù)合金屬物 品優(yōu)選在之前的退火之后可以接著繼續(xù)加工，如開頭描述的。在繼續(xù)處理之前或者也已經(jīng) 在制造復(fù)合金屬物品時(shí)在金屬層的相對(duì)擠壓之前可以將溫度傳感器送入到復(fù)合金屬物品 的通道中。此外，取而代之地或附加地，通道可以用于引導(dǎo)加熱流體和/或冷卻流體。如果 復(fù)合金屬物品加工成烤板或炊具，那么借助于集成在復(fù)合金屬物品中的溫度傳感器在工作 時(shí)可以調(diào)節(jié)溫度。適宜的是，可以使用被動(dòng)式轉(zhuǎn)發(fā)器，為了它的詢問或供電，它不需要朝外 的接線。設(shè)有被動(dòng)式溫度傳感器的復(fù)合金屬物品不僅能用作為烤板，也可以一般地繼續(xù)加 工成智能裝置，其例如可以無接線地調(diào)節(jié)。本發(fā)明的有利的實(shí)施形式構(gòu)成從屬權(quán)利要求的主題。如果在按本發(fā)明的方法的一種實(shí)施形式中，作為帶有空隙的層使用這樣一個(gè)層， 在這樣一個(gè)層中空隙在該層的整個(gè)厚度上延伸并且構(gòu)成貫穿開口，所述貫穿開口在相對(duì)擠 壓時(shí)通過與其相鄰的兩個(gè)層封閉，那么該復(fù)合金屬物品可以簡(jiǎn)單地通過滾壓按上述方式方 法制造，在此條形的金屬層(板)適宜地從輥?zhàn)由贤司?。如果在按本發(fā)明的方法的另一實(shí)施形式中，各空隙或貫穿開口通過連接段補(bǔ)充成 一個(gè)曲折部或類似物，那么在該復(fù)合金屬物品中可以制造一個(gè)連續(xù)的通道，該通道如一個(gè) 蛇管一樣例如可以用于加熱和/或冷卻的目的。構(gòu)成為曲折部或類似物也保證在相對(duì)擠壓 金屬層時(shí)良好的壓力分布并且因此還更好地防止空隙被擠壓合攏。如果在按本發(fā)明的方法的另一實(shí)施形式中，在相對(duì)擠壓之前將金屬的管形物體放 入到空隙或貫穿開口內(nèi)，該管形物體然后通過相對(duì)擠壓而嵌入到至少一個(gè)層的金屬中，那 么復(fù)合金屬物品還可以更多方面地使用，并且尤其是適配于特定的使用目的。即存在如下 的使用目的，僅耐腐蝕的和耐熱的材料例如不銹鋼或一般而言鎳合金或鈦合金允許與工作 流體發(fā)生接觸。如果在按本發(fā)明的方法的另一實(shí)施形式中，在相對(duì)擠壓之前或之后將另外的物體 導(dǎo)入到空隙或貫穿開口中的管形物體中，那么在復(fù)合金屬物品中的每個(gè)通道不僅可以耐腐 蝕和耐熱地加襯，而且同時(shí)也可以裝備傳感器、布線或類似物。在按本發(fā)明的方法的另一實(shí)施形式中，作為另外的物體可以采用溫度傳感器尤其 是RFID芯片、壓電芯片或類似的智能芯片或者珀耳貼元件。如果在按本發(fā)明的方法的另一實(shí)施形式中，通過相對(duì)擠壓產(chǎn)生5 25%并優(yōu)選8 15%的厚度減小，那么按本發(fā)明的復(fù)合金屬物品例如可以用較少的材料消耗和能量消 耗制成。此外，通道的尺寸在相對(duì)擠壓時(shí)還更可靠地基本上保持，使得此前裝入到通道內(nèi)的 傳感器或類似物不受損害。如果在按本發(fā)明的方法的另一實(shí)施方式中，作為芯部層的各層設(shè)置在由不同金屬 例如不銹鋼、銅或鈦制成的表層之間，這些層的總體結(jié)構(gòu)在前熱處理中加熱到一個(gè)高于芯 部層金屬的再結(jié)晶溫度、但低于所述不同金屬的再結(jié)晶溫度的溫度，然后該總體結(jié)構(gòu)通過 引起第一厚度減小的相對(duì)擠壓而擴(kuò)散連接，然后現(xiàn)在表層與芯部層已連接的總體結(jié)構(gòu)通過 在相同的熱條件下重新相對(duì)擠壓而經(jīng)受第二厚度減小，第一和第二厚度減小選擇成使得芯 部層的厚度減小在總和上在25%以下，那么按本發(fā)明的復(fù)合金屬物品可以制成為用不銹鋼 包覆的條或用不銹鋼包覆的板，既使在復(fù)合金屬物品設(shè)有通道時(shí)，在鋁和鋼之間也存在出 色的連接強(qiáng)度。如果在按本發(fā)明的復(fù)合金屬物品的一種實(shí)施形式中，復(fù)合金屬物品通過后熱處理 處于一種狀態(tài)，在該狀態(tài)中復(fù)合金屬物品能通過機(jī)械變形被繼續(xù)加工，那么可以制造任意 裝置，而不改變芯部結(jié)構(gòu)部分的功能。但是在此要注意到，如果不銹鋼通過加工而過強(qiáng)地強(qiáng) 化，那么這種強(qiáng)化通過退火事后不能再減退，因?yàn)椴讳P鋼的退火溫度超過鋁的熔點(diǎn)。所以事 先力求，在按本發(fā)明的復(fù)合金屬物品中使用不銹鋼時(shí)鋼的變形并尤其是鋼的冷變形保持得 盡可能小。此外，附加的退火可以用于提高擴(kuò)散，也就是說，擴(kuò)散區(qū)可以繼續(xù)深入材料中，因 此可以實(shí)現(xiàn)較高的連接強(qiáng)度。由于按本發(fā)明層的金屬由鋁或鋁合金構(gòu)成，所以按需要產(chǎn)生 特別良好導(dǎo)熱的復(fù)合金屬物品或特別輕的復(fù)合金屬物品。如果在按本發(fā)明的復(fù)合金屬物品的另一實(shí)施形式中，通道至少在其中一個(gè)層中并 且至少在該層的厚度的至少一部分上延伸，那么在該層中的空隙可以非切削地例如通過壓 制而制成，或者切削地例如通過銑削而制成。如果在按本發(fā)明的復(fù)合金屬物品的另一實(shí)施形式中，通道至少在其中一個(gè)層中并 且在該層的整個(gè)厚度上延伸，那么以后構(gòu)成通道的空隙可以簡(jiǎn)單地并且還非常精確地通過 激光射束切割或水射束切割或通過銑削而制成。如果在按本發(fā)明的復(fù)合金屬物品的另一實(shí)施形式中，通道平行并排地或者在層的 厚度上在不同高度上延伸，那么該復(fù)合金屬物品可以以后按完全不同的方式利用。例如通 過并排的和/或在層的厚度上設(shè)置于不同高度上的通道可以引導(dǎo)加熱劑或冷卻劑。另外各 通道可以在不同的位置上鉆孔并且按期望的方式從外部相互連接或相互分開。如果在按本發(fā)明的復(fù)合金屬物品的另一實(shí)施形式中，多個(gè)通道通過連接段補(bǔ)充成 至少一個(gè)以曲折部或類似物形式的連續(xù)通道，那么在這種情況下復(fù)合金屬物品也可以在加 熱和/或冷卻的領(lǐng)域內(nèi)多方面地使用。如果在按本發(fā)明的復(fù)合金屬物品的另一實(shí)施形式中，通道用金屬的管形物體加 襯，那么該復(fù)合金屬物品可以按簡(jiǎn)單的方式優(yōu)化地適配于設(shè)定的使用目的，例如為了引導(dǎo) 腐蝕性流體而耐腐蝕地加襯。另外在按本發(fā)明的復(fù)合金屬物品的另一實(shí)施形式中，在通道或管形物體中導(dǎo)入另 外的物體，該另外的物體可以構(gòu)成為傳感器、加熱絲或類似物，并且因此允許測(cè)量流體特性 或其溫度。如果在按本發(fā)明的復(fù)合金屬物品的另一實(shí)施形式中，所述另外的物體是溫度傳感器尤其是RFID芯片、壓電芯片或類似的智能芯片或者珀耳貼元件，那么上述實(shí)施形式可以 按特別適宜的方式實(shí)現(xiàn)。如果在按本發(fā)明的復(fù)合金屬物品的另一實(shí)施形式中，由鋁或鋁合金制成的各層設(shè) 置在不同金屬如不銹鋼、銅或鈦制成的表層之間，那么該復(fù)合金屬物品可以優(yōu)化地適配于 其使用目的，例如在耐腐蝕應(yīng)用、耐熱應(yīng)用、食品穩(wěn)定性應(yīng)用、耐鹽水應(yīng)用或類似應(yīng)用方面。


下面參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。其中圖1顯示按本發(fā)明的條形的復(fù)合金屬物品的部分透視圖，其由兩個(gè)由相同金屬或 相同金屬合金制成的層構(gòu)成；圖2顯示條形金屬層的部分透視圖，其設(shè)有空隙，用于制造按圖1的復(fù)合金屬物品。圖3顯示按本發(fā)明的條形的復(fù)合金屬物品的另一實(shí)施例的部分透視圖，其由三個(gè) 由相同金屬或相同金屬合金制成的層構(gòu)成；圖4a顯示條形金屬層的部分透視圖，其設(shè)有條形的貫穿開口，用于制造按圖3的 復(fù)合金屬物品；圖4b以相同于圖4a的視圖顯示條形金屬層的實(shí)施形式，其中一個(gè)條形的貫穿開 口在端部擴(kuò)展；圖5a顯示按圖3的復(fù)合金屬物品的端面的俯視圖；圖5b顯示如圖5a的復(fù)合金屬物品，但上方表層具有細(xì)小的穿孔；圖6顯示按本發(fā)明的復(fù)合金屬物品的另一實(shí)施形式的端面的俯視圖，在此出于簡(jiǎn) 化的原因，在圖6a至6d中在一個(gè)復(fù)合金屬物品中并排地而在圖6e和6f中在兩個(gè)另外的 復(fù)合金屬物品中分開地示意描述通道的加襯和裝備的多種可能性；圖7顯示按本發(fā)明的帶有兩個(gè)由不銹鋼制成的表層的復(fù)合金屬物品的橫截面圖；圖8顯示構(gòu)成為板的具有曲折形通道的金屬層，該通道在按本發(fā)明的具有按圖1 的層狀結(jié)構(gòu)的復(fù)合金屬物品中可構(gòu)成一個(gè)連續(xù)通道；圖9顯示如圖4a的條形金屬層的部分透視圖，但其在此具有僅一個(gè)曲折形的貫穿 開口 ；圖10顯示上方表層另一實(shí)施形式，在該表層外側(cè)制有細(xì)小溝紋。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及條形的或板形的復(fù)合金屬物品的制造，該物品具有擴(kuò)大其使用可能性 的通道或嵌入的管形物體。在制造復(fù)合金屬物品時(shí)需要執(zhí)行的步驟與前述已知方法的步驟 一致，如金屬表面的清潔、金屬層的前熱處理和在厚度降低的情況下用以實(shí)現(xiàn)相對(duì)擴(kuò)散連 接的金屬層滾壓以及有選擇的后熱處理，它們?cè)诖瞬辉僭敿?xì)說明。但是在此要確定，在本 發(fā)明中用盡可能小的厚度降低來加工，因此在按本發(fā)明的復(fù)合金屬物品中不僅可以安置通 道，而且這些通道可以已經(jīng)在金屬層的相對(duì)擠壓之前進(jìn)行裝備。如果通過本發(fā)明的方法將 鋁層相互連接，那么將每個(gè)鋁層的表面在相對(duì)擠壓之前加熱到一個(gè)溫度，該溫度高于鋁的 再結(jié)晶溫度，但是低于鋁的熔點(diǎn)。最后復(fù)合金屬物品被退火，然后它可以被繼續(xù)加工和繼續(xù)變形。為此參考前述現(xiàn)有技術(shù)，特別是美國(guó)專利No. 3261724、No. 3210840和No. 3350772， 它們涉及用于給鋁包覆不銹鋼的滾壓方法。
圖1以部分視圖的形式顯示總體上表記為10的條形復(fù)合金屬物品的第一實(shí)施形 式。該復(fù)合金屬物品由相同金屬的兩個(gè)層12和14制成。金屬層12和14僅出于圖解說明 的原因不同地顯示。在完成的復(fù)合金屬物品10中，各個(gè)層不能通過肉眼區(qū)分，因?yàn)樗麄兩?及相同的金屬。條形地構(gòu)成的金屬層14在圖2中以部分視圖的形式顯示。金屬層14具有 兩個(gè)條形的、在圖中彼此平行的空隙14a、14b?？障?4a、14b在滾壓過程中在其縱向伸展 方向上通過金屬層12封閉。金屬層12和14可以分別作為板材條從一個(gè)輥上退卷、在表面 上被清潔、在前熱處理階段被加到其合適的溫度并且最后在軋機(jī)中在厚度減小25%以下優(yōu) 選5 25%更優(yōu)選8 15%的情況下通過擴(kuò)散連接而被合并?？障?4a、14b可以切削制 成例如通過銑削制成，或者非切削地制成例如通過壓制而制成。圖3顯示總體上表記為10'的條形復(fù)合金屬物品的另一實(shí)施形式的部分透視圖， 其中采用由相同金屬制成的三個(gè)層12、13、15，它們之中的中間層13具有條形的、在圖中又 彼此平行的貫穿開口 16、18，如圖4a所示。貫穿開口 16、18在完成的復(fù)合金屬物品10'中 產(chǎn)生通道16A或18A。雖然在圖3中中間層13同樣用陰影線表示，以便能使其與相鄰的金 屬層12、15區(qū)分，但是在完成的復(fù)合金屬物品10'中各個(gè)金屬層不能用肉眼相互區(qū)分，因 為它們由相同的金屬制成。圖5a顯示復(fù)合金屬物品10'的端面的俯視圖。圖4b以如圖4a的視圖顯示條形金屬層13'的另一實(shí)施形式，其具有條形的貫穿 開口 16，該貫穿開口在端部通入到一個(gè)明顯拓寬的開口 17。因此在完成的復(fù)合金屬物品 中，在開口 17的區(qū)域內(nèi)有貫穿開口 16的穹頂狀的擴(kuò)展部，該擴(kuò)展部可以通過如圖5b中的 在外面的表層中的細(xì)小穿孔與外部環(huán)境連通。圖5b顯示總體上表記為10'‘‘的復(fù)合金屬物品，其中外層12在通道18A的區(qū)域 內(nèi)附加地設(shè)有細(xì)小的穿孔19。在穿孔19下方可以有按圖4b的擴(kuò)展的開口 17。如果例如 通過通道16A引導(dǎo)冷卻液體，那么復(fù)合金屬物品10'“總體上被冷卻。如果通過通道18A 引導(dǎo)氣體，那么該氣體在復(fù)合金屬物品10'“中被冷卻，然后經(jīng)由穿孔19離開復(fù)合金屬物 品10'“。在這種情況下有利的是，在穿孔下擴(kuò)展通道18A，即如圖4b中的貫穿開口 16 — 樣具有擴(kuò)展的開口 17。圖6a、6b、6c和6d顯示使用管形物體20、21、22、23的不同可能性，例如該物體按 圖6a具有扁平矩形的橫截面，按圖6b具有方形的橫截面，按圖6c具有六邊形的橫截面，按 圖6d具有圓形的橫截面。首先可制成貫穿開口 16A或空隙14a，但它適配于管形物體20、 21、22或23的上述橫截面形狀。通過相對(duì)擠壓，管形物體被一個(gè)或多個(gè)金屬層嵌入金屬中。 在相對(duì)擠壓之前或之后，可以將另外的物體26或28插入到貫穿開口 16A或空隙14A或管 形物體20、21中。另外的物體26可以是溫度傳感器，尤其是RFID芯片、壓電芯片或類似智 能芯片或者珀耳貼元件；另外的物體28例如是絲形的傳感器或加熱絲。圖6在視圖a至d中顯示一個(gè)復(fù)合金屬物品10，其由兩個(gè)金屬層12、14或由兩個(gè) 金屬層14制成，在后一情況下通道14A、14B分別在兩個(gè)層中構(gòu)成并且分別補(bǔ)充成一個(gè)共同 的通道，此時(shí)嵌入一個(gè)管形物體20至23。相反，圖6在視圖e和f中分別顯示復(fù)合金屬物 品10'的一部分，其具有中間層13，在中間層中嵌入管狀物體20、21。貫穿開口 16、18的 彼此相對(duì)的側(cè)壁可以在視圖6e和6f顯示的情況下是平行的壁。在本發(fā)明的這種實(shí)施形式中也可以使用管形物體22、23。在這種情況下可能適意的是(未圖示)，貫穿開口 16、18的 側(cè)壁在橫截面中彎折地或圓弧形地構(gòu)成，因此相應(yīng)的管狀物體20、21形鎖合地插入到通道 16A、18A中，或者在滾壓包覆過程中可以形鎖合地嵌入到復(fù)合金屬物品的金屬中。
在如在上述情況中層12、14或12、13、15由鋁或鋁合金制成時(shí)，它們可以設(shè)置在兩 個(gè)由不銹鋼制成的表層30、32之間，如圖7所示。按圖1的復(fù)合金屬物品10或按圖5的復(fù) 合金屬物品10'此時(shí)構(gòu)成按圖7的被包覆的復(fù)合金屬物品10"的設(shè)置在表層30、32之間 的芯部。在前熱處理中將各金屬加熱到一個(gè)高于鋁的再結(jié)晶溫度、但低于不銹鋼的再結(jié)晶 溫度的溫度。在按圖7的實(shí)施例中，為了制造包覆的復(fù)合金屬物品10"，作為芯部層的鋁層或 鋁合金層設(shè)置在由不同材料即不銹鋼(或銅或鈦)制成的兩個(gè)表層30、32之間。通過附 加說明的標(biāo)記10、10' UO'"應(yīng)該可見，在兩個(gè)表層30、32之間的芯部層結(jié)構(gòu)也可以涉及 按圖1的復(fù)合金屬物品10、按圖3和5的復(fù)合金屬物品10'或者按圖5b的復(fù)合金屬物品 10'“。因此為了整體概況性，在圖7中省略在表層30、32之間的限定單個(gè)層的線條。這些 層的總體結(jié)構(gòu)在前熱處理中加熱到一個(gè)高于芯部層金屬(即在兩個(gè)表層之間的金屬)的再 結(jié)晶溫度、但低于另外的金屬(即兩個(gè)表層的金屬)的再結(jié)晶溫度的溫度。然后該總體結(jié) 構(gòu)在第一階段中通過相對(duì)擠壓帶有第一厚度減小地?cái)U(kuò)散連接。接著該總體結(jié)構(gòu)在第二階段 中(此時(shí)表層與芯部層連接)通過重新相對(duì)擠壓在相同的熱條件下發(fā)生第二厚度減小。第 一和第二厚度減小應(yīng)該選擇成使芯部層的厚度減小在總和上在25%以下。在該兩個(gè)階段的 過程中充分利用，在第一階段中由不銹鋼制成的表層還沒有與由鋁或鋁合金制成的芯部層 連接。所以在第一階段中對(duì)于芯部層金屬的變形度與表層金屬的變形度無關(guān)地進(jìn)行選擇。 在第一階段中，在前熱處理之后，芯部層金屬相對(duì)于表層的不銹鋼是非常軟的，因此在該階 段也基本上單獨(dú)變形。在第一階段之后，芯部層金屬本身并且與表層金屬已經(jīng)連接?，F(xiàn)在 在第二階段中進(jìn)行的變形中，芯部層金屬和表層金屬分別以相同的厚度減小變形。在兩個(gè) 階段中的厚度減小在此選擇得使芯部層金屬即芯部層的鋁或鋁合金在總和上受到不大于 25%的厚度減小。因?yàn)樵诘谝浑A段中表層金屬的厚度減小小得可忽略不計(jì)，表層金屬在兩 個(gè)階段中受到的厚度減小在總和上明顯小于芯部層金屬的厚度減小。因此例如與在按開頭 提及的美國(guó)專利3210840的方法相比，在按本發(fā)明的方法中可以總體上用明顯較低的變形 力進(jìn)行加工，前者的每個(gè)金屬層同時(shí)在厚度方面減小直至35%。因此按本發(fā)明的僅由鋁或 鋁合金制成的金屬物品可以附加地設(shè)有由較硬金屬如不銹鋼制成的表層，而存在于復(fù)合金 屬物品中的通道不會(huì)被過強(qiáng)地?cái)D壓合攏。如果事先已知復(fù)合金屬物品最后還用不銹鋼或類 似物的表層包覆，那么簡(jiǎn)單地將初始通道高度選擇得較大，因此在第二變形階段之后產(chǎn)生 額定通道高度?？障?4a、14b或貫穿開口 16、18可以不構(gòu)成為條形和彼此平行的，而是構(gòu)成為一 個(gè)曲折部34，如在圖8和9中顯示的。為此按圖8可以適宜地將條形的空隙如空隙14a、14b 通過連接段34a至34e補(bǔ)充成曲折部34或類似蜿蜒曲折的形成物，其例如在按圖1、圖5或 圖7的復(fù)合金屬物品中構(gòu)成一個(gè)連續(xù)的通道。曲折部或類似物的構(gòu)成提供如下保護(hù)，即防 止通道被過強(qiáng)地?cái)D壓合攏。即它保證在金屬層的相對(duì)擠壓時(shí)均勻的壓力分布。如果采用在圖9中總體上標(biāo)記為13〃的金屬層作為帶有貫穿開口 16、18的層13， 其中各貫穿開口通過一個(gè)連續(xù)的曲折部34構(gòu)成，該曲折部如貫穿開口 16、18—樣在滾壓包覆中通過相鄰的兩個(gè)層12和15封閉，那么得到具有一個(gè)通過曲折部34構(gòu)成的連續(xù)通道的 復(fù)合金屬物品。金屬層13"在這種情況下適宜地由兩個(gè)梳狀地相互嵌接的部分制成，如由 圖9可見。它們可以在貫穿開口 16、18通入金屬層13"的上端面中的位置分別通過一個(gè)在 圖9中未描述的橋相互連接，所述橋在滾壓包覆過程之后被除去。在附圖中雖然上述結(jié)構(gòu)總是滿足，空隙14a、14b和通道14A、14B以及貫穿開口 16、 18在一個(gè)復(fù)合金屬物品10、10'、10〃、10' 〃的端面中結(jié)束，但這一點(diǎn)并非絕對(duì)必需的。 毫無疑問，空隙、貫穿開口和通道也可以在復(fù)合物品的內(nèi)部結(jié)束并且以后通過切削加工而 在期望的位置上變得能被接近。圖10顯示外面的表層12'的一種實(shí)施形式，其中外表面是制有細(xì)小溝紋的。各 溝紋可以波浪形地布置，在此不是意味著在圖10中在橫截面中可見的波浪形狀，而是溝紋 的在外表面的平面中延伸的波浪形狀。各溝紋可以具有5mm以下的深度，甚至更大的深度。 它們?cè)诮饘賹拥南鄬?duì)擠壓時(shí)保持不變并且增大復(fù)合金屬物品的表面。附圖標(biāo)記列表
10復(fù)合金屬物品18貫穿開口
10'復(fù)合金屬物品18A通道
10"復(fù)合金屬物品19穿孔
10'“復(fù)合金屬物品20管形物體
12金屬層21管形物體
13金屬層22管形物體
13'金屬層23管形物體
13"金屬層26另外的物體
14金屬層28另外的物體
14A通道30表層
14B通道32表層
14a空隙34曲折部
14b空隙34a連接段
14'金屬層34b連接段
15金屬層34c連接段
16貫穿開口34d連接段
16A通道34e連接段
17拓寬的開口
1權(quán)利要求
用于由至少兩個(gè)金屬層制造條形的或板形的復(fù)合金屬物品的方法，包括在至少等于至少一個(gè)層的金屬的再結(jié)晶溫度的溫度中對(duì)各層進(jìn)行前熱處理，并且接著對(duì)各層相對(duì)擠壓以實(shí)現(xiàn)各層的厚度減小，各層在其邊界面的區(qū)域中發(fā)生相對(duì)的擴(kuò)散連接，其特征在于采用鋁或鋁合金作為每個(gè)層(12、14，12、13、15)的金屬，各層(12、14，12、13、15)之一是一個(gè)在其面向相鄰層(12)的側(cè)面上設(shè)有條形的空隙(14a、14b)的層(14)，所述空隙在所述相對(duì)擠壓時(shí)通過該相鄰層(12)封閉，并且厚度減小相對(duì)于各層(12、14，12、13、15)的在相對(duì)擠壓之前存在的總厚度為25％以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于作為帶有空隙的層(13)采用這樣一個(gè) 層，即空隙在該層(13)的整個(gè)厚度上延伸并且構(gòu)成貫穿開口(16、18)，所述貫穿開口在所 述相對(duì)擠壓時(shí)通過與貫穿開口的層(13)相鄰的兩個(gè)層(12、15)封閉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于各空隙(14a、14b)或貫穿開口(16、 18)通過連接段(34a-34e)補(bǔ)充成一個(gè)曲折部(34)或類似物。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于在相對(duì)擠壓之前將金屬的管形物體 (20、21、22、23)放入到空隙(14a、14b)或貫穿開口 (16、18)內(nèi)，該管形物體然后通過所述相 對(duì)擠壓而嵌入到至少一個(gè)層(12、14，12、13、15)的金屬中。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4之一所述的方法，其特征在于在所述相對(duì)擠壓之前或之后將 另外的物體(26,28)導(dǎo)入到空隙(14a、14b)或貫穿開口 (16、18)中的管形物體(20,22)中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于采用溫度傳感器，尤其是RFID芯片、壓電 芯片或類似的智能芯片或者珀耳貼元件作為所述另外的物體(26、28)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的方法，其特征在于通過所述相對(duì)擠壓產(chǎn)生各層 (12、14，12、13、15)的5 25%并優(yōu)選8 15%的厚度減小。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的方法，其特征在于所述各層(12、14，12、13、15) 作為芯部層設(shè)置在由不同金屬例如不銹鋼、銅或鈦制成的表層(30、32)之間，這些層(12、 14，12、13、15，30、32)的總體結(jié)構(gòu)在前熱處理中加熱到一個(gè)高于芯部層金屬的再結(jié)晶溫度、 但低于所述不同金屬的再結(jié)晶溫度的溫度，然后該總體結(jié)構(gòu)通過引起第一厚度減小的相對(duì) 擠壓而擴(kuò)散連接，然后現(xiàn)在表層與芯部層連接的總體結(jié)構(gòu)通過在相同的熱條件下重新相對(duì) 擠壓而經(jīng)受第二厚度減小，第一和第二厚度減小選擇成使得芯部層的厚度減小在總和上在 25%以下。
9.復(fù)合金屬物品，由多個(gè)層構(gòu)成，這些層相互之間具有擴(kuò)散連接，其特征在于這些 層(12、14，12、13、15)的每一個(gè)由鋁或鋁合金制成，并且復(fù)合金屬物品(10、10'、10〃、 10" ’ )在兩個(gè)相鄰層的邊界面上或邊界面中設(shè)有平面圖為條形的通道(14A、14B，16A、 18A)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的復(fù)合金屬物品，其特征在于復(fù)合金屬物品(10、10'、10"、 10"‘)通過后熱處理處于一種狀態(tài)，在該狀態(tài)中復(fù)合金屬物品能通過機(jī)械變形而被繼續(xù)加工。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的復(fù)合金屬物品，其特征在于通道(14A、14B)至少在 其中一個(gè)層(14)中并且至少在該層(14)的厚度的至少一部分上延伸。
12.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的復(fù)合金屬物品，其特征在于通道(16A、18A)至少在 其中一個(gè)層(13)中并且在該層(13)的整個(gè)厚度上延伸。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的復(fù)合金屬物品，其特征在于各通道(14A、14B、16A、 18A)平行并排地或者在層(12、14，12、13、15)的厚度上在不同高度上延伸。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13之一所述的復(fù)合金屬物品，其特征在于多個(gè)通道(14A、 14B，16A、18A)通過連接段(34a-34e)補(bǔ)充成至少一個(gè)以曲折部(34)形式的連續(xù)通道或類 似物。
15.根據(jù)權(quán)利要求9至14之一所述的復(fù)合金屬物品，其特征在于各通道(14A、14B， 16AU8A)用至少一個(gè)金屬的管形物體(20-23)加襯。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的復(fù)合金屬物品，其特征在于在通道(14A、14B，16A、18A) 或管形物體(20、21)中導(dǎo)入另外的物體(26、28)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的復(fù)合金屬物品，其特征在于所述另外的物體是溫度傳感 器，尤其是RFID芯片、壓電芯片或類似的智能芯片或者珀耳貼元件。
18.根據(jù)權(quán)利要求9至17之一所述的復(fù)合金屬物品，其特征在于由鋁或鋁合金制成 的各層(12、14，12、13、15)設(shè)置在不同金屬如不銹鋼、銅或鈦制成的兩個(gè)表層(30、32)之 間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種條形或板形的復(fù)合金屬物品(10)及其制造方法。該復(fù)合金屬物品(10)包括至少兩個(gè)相同金屬的層(12、14)。它們通過前熱處理達(dá)到這樣一個(gè)溫度，使得通過接著相對(duì)擠壓各層(12、14)在厚度減小5～25％優(yōu)選8～15％的情況下發(fā)生相對(duì)的擴(kuò)散連接。各層(12、14)之一是一個(gè)在其面向相鄰層(12)的側(cè)面上設(shè)有條形的空隙的層(14)，所述空隙在所述相對(duì)擠壓時(shí)通過該相鄰層(12)封閉成通道(14A、14B)。復(fù)合金屬物品中的通道(14A、14B)允許在其繼續(xù)加工成使用物品如加熱板或冷卻板、烤板或炊具之前給其設(shè)有智能。在復(fù)合金屬物品(10)的制造和繼續(xù)加工中通道(14A、14B)基本上保持不變。
文檔編號(hào)B23K20/233GK101873907SQ200880115824
公開日2010年10月27日 申請(qǐng)日期2008年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月13日
發(fā)明者M·施普林, N·霍夫施泰特 申請(qǐng)人:艾斯芬克馬克斯梅爾有限責(zé)任兩合公司