[发明专利]两相球形材料及其制造装置、制造方法及板材的制造方法

说明书

本发明公开了一种两相球形材料，包括球形壳体及球形壳体内密封的气体，其中：球形壳体的外径取值范围为10微米‑5毫米，球形壳体的壁厚取值范围为20纳米‑1000微米，球形壳体内绝对压力的取值范围为0.1MPa‑100MPa。本发明中的两相材料外壳均选用高硬度、高强度结构材料，其空心结构大大降低了两相材料的密度，克服了外壳材料强度、硬度高，但密度也高的矛盾，充入的气体补偿了材料空心结构损失的大部分强度，同时空心正压球体结构大大改善了实心材料所缺少的可变形量，增加了该材料的塑性能力，使用该两相材料制作的板材或带材比现有的航空铝合金和钛合金的比强度提高了数倍。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，尤其涉及两相球形材料及其制造装置、制造方法及板材的制造方法。

背景技术

随着科技技术的不断发展，各个领域对于材料性能提出了更高的要求，而材料发展又是发展航空航天的物质基础，是决定或者说制约航空航天装备性能的重要因素，先进材料是航空技术的先导，目前航空材料仍然以铝合金为主，钢用量减少，钛合金用量在增加，树脂基复合材料已在承力件上得到了全面应用，所以高比强度，高韧性，高损伤容限，抗腐蚀，轻质，高效的多功能材料成为航空航天新型材料的发展趋势。

本发明公开了一种两相球形材料，所述两相材料外壳均选用高硬度、高强度结构材料，其空心结构大大降低了两相材料的密度（克服了外壳材料强度、硬度高，但密度也高的矛盾），充入的高压惰性气体补偿了材料空心结构损失的大部分强度，同时空心正压球体结构大大改善了实心材料所缺少的可变形量，增加了该材料的塑性能力，使用该两相材料制作的板材或带材比现有的航空铝合金和钛合金比强度提高了数个数倍，在相同重量的飞行器内可利用空间大大提高，而在同等载荷的情况下，飞行器本身重量大大降低，从而大大提高了飞行器效能。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明公开了一种两相球形材料，在保证强度的同时，降低了两相材料的密度，改善了实心材料所缺少的可变形量，增加了该材料的塑性能力。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种两相球形材料，包括球形壳体及球形壳体内密封的气体，其中：

所述球形壳体的外径取值范围为10微米-5毫米，所述球形壳体的壁厚取值范围为20纳米-1000微米，球形壳体内绝对压力的取值范围为0.1MPa-100MPa。

优选地，所述球形壳体的硬度，莫氏硬度为7-9.5，适用温度范围为1650℃-3400℃，强度为200-4000Mpa。

优选地，所述球形壳体由蓝宝石材料、玻璃、二氧化硅、氮化铝、碳化硅、铼及钨中任意一种或多种制成。

优选地，球形壳体内密封的气体为惰性气体。

优选地，球形壳体内密封的气体包括氢气、氦气、压缩空气、二氧化碳、氧气及氮气中的任意一种或多种。

一种两相球形材料的制造装置，所述两相球形材料的制造装置用于制造上述的两相球形材料，所述两相球形材料的制造装置包括带滴头的坩埚、加热装置及气体固化颗粒发射装置，其中，加热装置用于加热坩埚，滴头处于坩埚底部，坩埚内的液体能够通过滴头滴出，气体固化颗粒发射装置的发射端朝向滴头出液口的正下方，气体固化颗粒发射装置能够发射气体固化颗粒。

一种两相球形材料的制造方法，本方法使用两相球形材料的制造装置制造上述的两相球形材料，所述两相球形材料的制造装置包括带滴头的坩埚、加热装置及气体固化颗粒发射装置，其中，加热装置用于加热坩埚，滴头处于坩埚底部，坩埚内的液体能够通过滴头滴出，气体固化颗粒发射装置的发射端朝向滴头出液口的正下方，气体固化颗粒发射装置能够发射气体固化颗粒；所述两相球形材料的制造方法包括如下步骤：

获取两相球形材料的制造装置；

将制造球形壳体的材料加入坩埚中；