[發(fā)明專利]一種仿鐵定甲蟲仿生結(jié)構(gòu)的深海抗壓容器的制備方法

有效

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• 申請日: 2021-06-15
• 公開（公告）號: CN113507803B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊肖;朱鵬;王明;唐彪;倪敬;張雪峰
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: H05K5/02
• 分類號: H05K5/02
• 代理公司: 浙江千克知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33246
• 代理人: 周希良

本發(fā)明公開了一種仿鐵定甲蟲仿生結(jié)構(gòu)的深海抗壓容器及其制備方法，包括腔體和蓋體；腔體的外壁為回轉(zhuǎn)體，回轉(zhuǎn)體的母線除兩端為直線外，其余部分由光順連接的多條曲線組成；腔體的內(nèi)部設(shè)有回轉(zhuǎn)空腔一和回轉(zhuǎn)空腔二；回轉(zhuǎn)空腔一位于回轉(zhuǎn)空腔二頂部，且回轉(zhuǎn)空腔一與回轉(zhuǎn)空腔二不連通；回轉(zhuǎn)空腔一的母線除兩端為直線外，其余部分由光順連接的多條曲線組成；回轉(zhuǎn)空腔一靠近回轉(zhuǎn)空腔二的部分橫截面由頂部至底部逐漸減小；蓋體上牙型為橢球形的外螺紋與腔體頂部牙型為橢球形的螺紋孔連接。本發(fā)明將產(chǎn)生的應(yīng)力較為均勻的分布在腔體結(jié)構(gòu)中，增加腔體的支撐強度；橢球形螺紋可避免應(yīng)力集中在螺牙頸部以及腔體與蓋體連接界面處。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于仿生結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，特別是涉及一種仿鐵定甲蟲仿生結(jié)構(gòu)的深海抗壓容器的制備方法。

背景技術(shù)

在世界能源緊缺的今天，許多國家把目光投向了礦產(chǎn)資源豐富的海洋。深海探測器作為人類認識海洋、開發(fā)海洋、保護海洋的有力工具，扮演著極其重要的角色。但是深海探測器的發(fā)展依然面臨海水巨大壓力的挑戰(zhàn)。而生活在美國的一種鐵定甲蟲具有極強的抗壓能力(能承受自身重量39000倍的壓力)，即使被汽車碾壓也能安然無恙。這得益于它如圖1所示的一種特殊的抗壓腔體結(jié)構(gòu)。若能利用鐵定甲蟲這種具有抗超高壓的腔體結(jié)構(gòu)來設(shè)計出一種深海抗壓容器，必能促進深海探測器的快速發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

為解決深海探測器的抗壓難題，本發(fā)明提供了一種仿鐵定甲蟲仿生結(jié)構(gòu)的深海抗壓容器的制備方法。

本發(fā)明一種仿鐵定甲蟲仿生結(jié)構(gòu)的深海抗壓容器的制備方法，采用的仿鐵定甲蟲仿生結(jié)構(gòu)的深海抗壓容器，包括腔體和蓋體。所述腔體的外壁為回轉(zhuǎn)體，回轉(zhuǎn)體的母線除兩端為直線外，其余部分由光順連接的多條曲線組成，且回轉(zhuǎn)體的母線兩端均開放；回轉(zhuǎn)體除了頂部和底部內(nèi)凹部分外，其余部分橫截面由頂部至底部先增大后減小，且底部設(shè)有倒置碗狀回轉(zhuǎn)凹槽；所述腔體的內(nèi)部設(shè)有回轉(zhuǎn)空腔一和回轉(zhuǎn)空腔二；回轉(zhuǎn)空腔一位于回轉(zhuǎn)空腔二頂部，且回轉(zhuǎn)空腔一與回轉(zhuǎn)空腔二不連通；回轉(zhuǎn)空腔一的母線除兩端為直線外，其余部分由光順連接的多條曲線組成，且回轉(zhuǎn)空腔一的母線兩端均開放；回轉(zhuǎn)空腔一靠近回轉(zhuǎn)空腔二的部分橫截面由頂部至底部逐漸減小；所述回轉(zhuǎn)空腔二的母線為卵狀的封閉曲線；腔體頂部加工有螺紋孔，螺紋孔內(nèi)端與回轉(zhuǎn)空腔一頂部連通；螺紋孔的內(nèi)螺紋牙型為橢球形；所述蓋體的側(cè)壁加工有外螺紋，外螺紋的牙型也為橢球形；所述蓋體的外螺紋與腔體頂部的螺紋孔連接。

該方法具體如下：

步驟一、用3D打印技術(shù)制備蓋體和腔體的鑄型模具，再將熔融的TC4鈦合金注入打印好的蓋體和腔體鑄型模具中，得到蓋體和腔體，然后對蓋體和腔體進行表面處理；

步驟二、將成型的蓋體的外螺紋與腔體頂部的螺紋孔連接。

優(yōu)選地，所述的步驟一具體過程如下：

①使用3D打印機打印出蓋體和腔體的鑄型模具初胚。

②將打印好的蓋體和腔體鑄型模具在170℃下保溫完成蓋體和腔體鑄型模具初胚中粘結(jié)劑的固化。

③在20℃～25℃溫度下將固化好的蓋體和腔體鑄型模具初胚浸入釔溶膠中浸泡，將浸泡好的蓋體和腔體鑄型模具初胚在溫度為20℃～25℃和濕度為55％～65％的背陰條件下進行凝膠。

④將凝膠處理后的蓋體和腔體鑄型模具初胚噴上涂料，進行焙燒，然后冷卻至室溫，得到蓋體和腔體鑄型模具。

⑤在真空條件下將1900℃的TC4鈦合金注入蓋體和腔體鑄型模具內(nèi)，至鈦合金凝固后，除去蓋體和腔體鑄型模具，取出成型的腔體和蓋體。

⑥對成型的腔體和蓋體表面采用噴砂方法進行清理，然后對清理后的腔體和蓋體進行打磨。