[发明专利]粉末烧结型球泡三角面架材料

说明书

领域：新型材料 

背景：成型材料的物理性能是决定其用途的关键之一，而型材的物理性能主要是由构成型材的物质的分子排列结构和分子间的亲和力决定的。一般情况下，材料的变形、断裂等物理变化主要是材料物质的局部分子排列发生了变化。物体的比重是由构成物体的物质的比重和物体的外在体积所决定的，中空物体的比重一定比相同材质和体积的实心物体比重小。许多材料做成一定厚度(球壳厚度)的空心球体后，充以相当压力的气体密闭，在一定条件下，这种充气空心球可随的外加负荷不小于相同材质、相同体积的实心球，因为密闭的充气球受到一定方向的外力时，球内气体会同时将这种外力均匀转移到球内受力点以外的所有方向，而所有方向均有球壳，就成了一处受力全球承担。实心球在这方面就相对较差。如果把这样的充以相当压力的气体的空心球(在这里我们叫球泡)看做是一个物质分子，人为把这些“分子”按最牢固的(金刚石分子排列结构)三角体结构(参见附图1)排列，并使这种排列稳定，组合成具有一定外形的材料，那么这种材料在局部受到外力时，力会在材料内部传递中分散(参见附图2)，避免了力对材料的集中破坏性。我们称这种材料为球泡材料。 

成型材料及机械构件等(不包括成型的化学反应耗损材料)主要以物理性能决定用途的型材及构件，在适应工作环境条件时的化学性能指标中，型材及构件表面的化学性能是最主要的指标。人为制成具有完整表面，内部呈空球形三角网结构(也就是球泡三角排列的空隙连接)(参见附图3)的型材或构件(主要用途由其物理性能决定的)其整体的主要化学性能指标与相同材质的实心型材或构件并无明显差异。同时这种型材或构件(在这里我们叫面架)的结构也是一种最具牢固性的网架结构，如果原料本身具备极高强度或在其结构中加入高强筋网则是一种最牢固的网架(我们称这种结构为三角面架结构)。 

以化学性能符合使用要求的原料为面架，保证型材或构件的适应环境条件 

性能和整体牢固性；以球泡三角材料型材或构件的物理性能及较小比重，它们的有机结合体就是球泡三角、面架复合材料。 

目的：制备适应各种复杂环境条件和高强轻质型材或构件。 

方案：一、球泡制备 

1、球泡壳的制备。球泡壳就是空心球壳，原则上一切可塑型、成型后具有定的稳定性、一定的强度和韧性的材料均可作为制作球泡壳的原料。根据原料不同，采用相应的方法，制作成质地匀称，可充气密闭，密闭后随一定压力(内部充气压力和外部承载压力，具体要求根据型材或构件成品要求而定)的空心圆球队体。球泡壳体厚度、直径根据选用原料、型材或构件成品要求而定。用于同一成品的球泡壳质量、规格相同(也可根据要求而定)。一般情况下，一下球泡壳设一个充气孔。充气孔内可设自动防溢气装置，也可不设(根据充气方法而定)，特殊情况可不设充气孔(要求常温下球泡内外压相等时)。 

2、球泡充气。充气方法一般可选用高压充气(球泡壳充气孔内设有防溢气装置)或低温液化充气(将气体低温液化后注入球泡壳内)达到要求充气量后焊封充气孔，焊封后要求充气孔外无明显凹凸。球泡内一般充以空气或氮气(防止球泡壳体从内部氧化)也可以充入其它不与球泡壳体发生化学反应的气体，气压根据型材或构件成品要求确定，特殊情况可不充气(成品要求常温上球泡内外压相等)甚至球泡内的气体压力小于大气压(高温下球泡内的压力自动升高)。最后用承载负荷或挤压检验，球泡无漏气，壳体无裂纹及瘪壳现象。 

二、筋网制备 

1、原料选择。制备筋网一般选用合金钢丝(条)，也可选用碳纤维、凯夫拉等高强材料，要求与选用的面架材料的亲和力强(能与面架材料牢固粘结成一体)，具体规格和质地根据型材或构件成品要求而定。一张筋网可选用一种或几种规格的筋丝或条，一般同一张网中使用权相同质地的筋丝或条，也可选用不同质地的但必需是相互之间可以焊接的。 

2、筋网制作。将选好的筋丝或条编成与型材或构件成品外形相同的米字格 

(参见附图4)空心笼网。网面每个空格都可呈独立三角形。筋丝或条的交叉处焊点的抗拉强度应在单条相同筋丝或条的五倍以上。筋网中筋丝或条的规格 及密度根据型材或构件成品要求而定。根据情况也可做局部筋网(只在型材或构件成品的某一个面的面架中使用)或不做筋网。 

三、球泡、筋网表面除垢(锈) 

1、表面除垢(锈)。为了球泡、筋网与面架材料的牢固结合，球泡筋网表面的污渍及氧化层需全面清理。根据情况可选用化学清洗剂清理或器械摩擦清理，也可二者结合。必要时在清理后涂施表面清理剂(比如焊药水)及粘合剂。根据情况可先排列后清洗或先清洗后排列。 

四、球泡排列