[發明專利]一種環形結構件無限位擴散連接方法

有效

• 申請號: 201811222787.0
• 申請日: 2018-10-19
• 公開（公告）號: CN109226953B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 唐斌;張曉強;李金山;朱雷;寇宏超;王軍;王毅;孫智剛
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B23K20/02
• 分類號: B23K20/02;B23K20/14;B23K20/233;B23K20/24
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 慕安榮

1.一種環形連接件無限位擴散連接方法，其特征在于，環形連接件由TiAl合金輪緣和Ti₂AlNb合金輪芯組成；所述TiAl合金輪緣的內表面為斜面，Ti₂AlNb合金輪芯的外表面亦為斜面；各所述斜面的傾斜角度均為連接面傾斜角α；

具體過程是：

步驟1：確定連接面傾斜角的角度；

通過仿真模擬軟件ABAQUS，采用熱應力模擬方法對擴散連接過程中環形連接件的應力應變進行模擬分析，以確定不同角度的連接面傾斜角對擴散連接過程中壓力值的影響；

在確定連接面傾斜角的角度時，分別選取3°、5°、10°的連接面傾斜角進行數值模擬；根據確定連接面傾斜角的角度，分別模擬不同連接面傾斜角時的應力應變，獲得了不同連接面傾斜角時的擴散連接壓力值和冷卻結束后殘余壓力值；

對比得到的不同連接面傾斜角時的擴散連接壓力值和冷卻結束后殘余壓力值，確定在連接面上的應力應變分布均勻，且擴散連接壓力值和冷卻結束后殘余壓力值均為壓應力的連接面傾斜角作為最佳連接面傾斜角度；

步驟2：確定環形連接件尺寸；

所述的確定環形連接件尺寸是確定Ti₂AlNb合金輪芯的相對凸出高度；

對確定的最佳連接面傾斜角度進行不同Ti₂AlNb合金輪芯相對凸出高度的擴散連接數值模擬；預設Ti₂AlNb合金輪芯相對凸出高度分別為1mm、2mm與3mm；

反復重復步驟1中的擴散連接模擬過程，分別獲得Ti₂AlNb合金輪芯相對凸出高度為1mm時、2mm與3mm的擴散連接壓力值和冷卻結束后殘余壓力值；

對得到的Ti₂AlNb合金輪芯相對凸出高度為1、2、3mm時的擴散連接壓力值和冷卻結束后殘余壓力值進行對比；

選取符合擴散連接面上的連接壓力值小于Ti₂AlNb合金在1000℃下的屈服強度、當冷卻至室溫后Ti₂AlNb合金輪芯與TiAl合金輪緣的擴散連接面上的殘余應力值降到了80MPa條件的相對凸出高度，并確定Ti₂AlNb合金輪芯的高度；

步驟3：制作環形連接件；

根據設計尺寸以及確定的連接面傾斜角的角度α和Ti₂AlNb合金輪芯高度，分別制作TiAl合金輪緣以及Ti₂AlNb合金輪芯；

步驟4：擴散連接；對制作的TiAl合金輪緣和Ti₂AlNb合金輪芯試件分別超聲波除油15min后浸入無水乙醇中超聲波清洗5min；將TiAl合金輪緣置于Ti₂AlNb合金輪芯之上，使二者的連接面緊密貼合，完成裝配；將裝配件放入真空擴散焊爐內；該真空擴散焊爐內的上石墨壓頭和下石墨壓頭表面涂抹止焊劑；關閉真空擴散焊爐的爐門；將真空擴散焊爐爐腔真空度抽至5×10^-3Pa并保持；通過真空擴散焊爐內的上石墨壓頭對待焊接的TiAl合金輪緣施加2MPa力，作為壓緊力；爐溫升至1000℃，并保持90min；隨爐冷卻至室溫，完成擴散連接。