[发明专利]一种仿铁定甲虫仿生结构的深海抗压容器的制备方法

说明书

本发明公开了一种仿铁定甲虫仿生结构的深海抗压容器及其制备方法，包括腔体和盖体；腔体的外壁为回转体，回转体的母线除两端为直线外，其余部分由光顺连接的多条曲线组成；腔体的内部设有回转空腔一和回转空腔二；回转空腔一位于回转空腔二顶部，且回转空腔一与回转空腔二不连通；回转空腔一的母线除两端为直线外，其余部分由光顺连接的多条曲线组成；回转空腔一靠近回转空腔二的部分横截面由顶部至底部逐渐减小；盖体上牙型为椭球形的外螺纹与腔体顶部牙型为椭球形的螺纹孔连接。本发明将产生的应力较为均匀的分布在腔体结构中，增加腔体的支撑强度；椭球形螺纹可避免应力集中在螺牙颈部以及腔体与盖体连接界面处。

技术领域

本发明属于仿生结构领域，特别是涉及一种仿铁定甲虫仿生结构的深海抗压容器的制备方法。

背景技术

在世界能源紧缺的今天，许多国家把目光投向了矿产资源丰富的海洋。深海探测器作为人类认识海洋、开发海洋、保护海洋的有力工具，扮演着极其重要的角色。但是深海探测器的发展依然面临海水巨大压力的挑战。而生活在美国的一种铁定甲虫具有极强的抗压能力(能承受自身重量39000倍的压力)，即使被汽车碾压也能安然无恙。这得益于它如图1所示的一种特殊的抗压腔体结构。若能利用铁定甲虫这种具有抗超高压的腔体结构来设计出一种深海抗压容器，必能促进深海探测器的快速发展。

发明内容

为解决深海探测器的抗压难题，本发明提供了一种仿铁定甲虫仿生结构的深海抗压容器的制备方法。

本发明一种仿铁定甲虫仿生结构的深海抗压容器的制备方法，采用的仿铁定甲虫仿生结构的深海抗压容器，包括腔体和盖体。所述腔体的外壁为回转体，回转体的母线除两端为直线外，其余部分由光顺连接的多条曲线组成，且回转体的母线两端均开放；回转体除了顶部和底部内凹部分外，其余部分横截面由顶部至底部先增大后减小，且底部设有倒置碗状回转凹槽；所述腔体的内部设有回转空腔一和回转空腔二；回转空腔一位于回转空腔二顶部，且回转空腔一与回转空腔二不连通；回转空腔一的母线除两端为直线外，其余部分由光顺连接的多条曲线组成，且回转空腔一的母线两端均开放；回转空腔一靠近回转空腔二的部分横截面由顶部至底部逐渐减小；所述回转空腔二的母线为卵状的封闭曲线；腔体顶部加工有螺纹孔，螺纹孔内端与回转空腔一顶部连通；螺纹孔的内螺纹牙型为椭球形；所述盖体的侧壁加工有外螺纹，外螺纹的牙型也为椭球形；所述盖体的外螺纹与腔体顶部的螺纹孔连接。

该方法具体如下：

步骤一、用3D打印技术制备盖体和腔体的铸型模具，再将熔融的TC4钛合金注入打印好的盖体和腔体铸型模具中，得到盖体和腔体，然后对盖体和腔体进行表面处理；

步骤二、将成型的盖体的外螺纹与腔体顶部的螺纹孔连接。

优选地，所述的步骤一具体过程如下：

①使用3D打印机打印出盖体和腔体的铸型模具初胚。

②将打印好的盖体和腔体铸型模具在170℃下保温完成盖体和腔体铸型模具初胚中粘结剂的固化。

③在20℃～25℃温度下将固化好的盖体和腔体铸型模具初胚浸入钇溶胶中浸泡，将浸泡好的盖体和腔体铸型模具初胚在温度为20℃～25℃和湿度为55％～65％的背阴条件下进行凝胶。

④将凝胶处理后的盖体和腔体铸型模具初胚喷上涂料，进行焙烧，然后冷却至室温，得到盖体和腔体铸型模具。

⑤在真空条件下将1900℃的TC4钛合金注入盖体和腔体铸型模具内，至钛合金凝固后，除去盖体和腔体铸型模具，取出成型的腔体和盖体。

⑥对成型的腔体和盖体表面采用喷砂方法进行清理，然后对清理后的腔体和盖体进行打磨。