[发明专利]一种环形结构件扩散连接夹具的设计方法

权利要求书

1.一种环形结构件扩散连接夹具的设计方法，其特征在于，具体过程是：

步骤一：试样加工：

加工待连接的TiAl轮缘试样和Ti₂AlNb轮盘试样；

步骤二：确定夹具材料：

根据TiAl轮缘的膨胀系数与Ti₂AlNb轮盘的膨胀系数确定夹具的材料；所确定的夹具材料的膨胀系数要小于所述TiAl轮缘与Ti₂AlNb轮盘中最小的膨胀系数，并达到最小的膨胀系数的80％以上；确定NiMo33W17合金为夹具材料；

步骤三：初步计算夹具尺寸：

所述的夹具为规则的圆筒状，圆筒的一端带有底板；底板材料直径与圆筒外径一致；所述夹具内径与TiAl轮缘外径一致，TiAl合金扩散连接压力范围为30～50MPa；按照压力容器设计准则确定夹具的侧壁厚度δ的临界值为50mm；底板厚度b的临界值为15mm；通过增大侧壁厚度δ来保证夹具的使用安全性；所述侧壁厚度δ、底板厚度b均在临界值基础上增厚5mm；扩散连接压力P最大值为50MPa；

步骤四：夹具结构模拟设计：

利用仿真模拟软件ABAQUS，对扩散连接过程中夹具材料受力情况以及环形扩散连接件的应力应变进行模拟分析；根据步骤三确定的结构尺寸建立1:1的1/4几何模型，输入前期实验以及调研中获得的TiAl合金与Ti₂AlNb合金的热物理力学性能，包括各个温度下材料的密度、杨氏模量、泊松比、热膨胀系数、比热容、热传导系数以及塑性参数；

步骤五：制作夹具。

2.如权利要求1所述环形结构件扩散连接夹具的设计方法，其特征在于，所述TiAl轮缘套装在Ti₂AlNb轮盘的外圆周上，并使二者之间间隙配合；允许的最大装配间隙为0.1mm。

3.如权利要求1所述环形结构件扩散连接夹具的设计方法，其特征在于，所述压力容器设计准则如下：

公式中，σ为夹具承受的压力；D为夹具的内径；[σ]^t为材料的许用应力。