[发明专利]钛合金压力连接界面连接率预测方法

说明书

本发明公开了一种钛合金压力连接界面连接率预测方法，用于解决现有界面连接率预测方法实用性差的技术问题。技术方案是首先通过钛合金压力连接物理模拟试验及数值模拟，获得连接界面不同位置处的界面连接率及等效应变；其次，以等效应变为自变量，界面连接率为因变量建立钛合金压力连接界面连接率预测模型，通过简单的数据拟合，确定该预测模型中的4个材料参数。由于建立的预测模型中涉及的材料参数少、计算简单，从而提高了钛合金压力连接界面连接率预测方法的实用性。

技术领域

本发明属于固态连接领域，特别涉及一种钛合金压力连接界面连接率预测方法。

背景技术

压力连接是把两个或两个以上的固相材料置于真空或保护气氛中加热至一定温度，在压力作用下使连接界面微观凸凹不平处产生塑性变形达到紧密接触，经原子相互扩散而形成牢固冶金接合的一种固态连接方法，适用于钛合金等难变形材料以及复杂结构的连接。界面连接率是评价压力连接质量的关键指标之一，界面连接率的准确预测对优化压力连接工艺参数、减少试验工作量具有重要意义。

文献“马瑞芳，李淼泉，李宏，于卫新，基于金属扩散连接机制动力学条件的空洞闭合模型，中国科学：技术科学，2012，42(9)：1081-1091”公开了一种基于塑性变形机制、蠕变机制、表面源及界面源扩散机制的界面连接率预测方法，采用该方法进行界面连接率预测时必须首先明确椭圆形空洞形状尺寸、多种物理参数、材料参数、连接工艺参数等模型参数，然后通过四阶Runge-Kutta迭代方法进行计算。由于涉及的预测模型复杂，需确定的材料参数超过20个，计算工作量大，从而导致实用性差。

发明内容

为了克服现有界面连接率预测方法实用性差的不足，本发明提供一种钛合金压力连接界面连接率预测方法。该方法首先通过钛合金压力连接物理模拟试验及数值模拟，获得连接界面不同位置处的界面连接率及等效应变；其次，以等效应变为自变量，界面连接率为因变量建立钛合金压力连接界面连接率预测模型，通过简单的数据拟合，确定该预测模型中的4个材料参数。由于建立的预测模型中涉及的材料参数少、计算简单，从而提高了钛合金压力连接界面连接率预测方法的实用性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种钛合金压力连接界面连接率预测方法，其特点是包括以下步骤：

(a)在温度800～840℃、压力10～50MPa、保压时间3～30min的压力连接条件下进行钛合金压力连接物理模拟试验；

(b)测定不同压力连接条件下钛合金压力连接物理模拟试样的压下量；

(c)基于步骤(a)中的压力连接条件和步骤(b)中的压下量，进行钛合金压力连接过程数值模拟；

(d)测定压力连接试样连接界面不同位置处的界面连接率，并根据数值模拟结果获得对应位置的等效应变；

(e)以等效应变为自变量、界面连接率为因变量建立钛合金压力连接界面连接率预测模型：式中，A_f为界面连接率，ε为等效应变，a_T、b_T、c_T、d_T均为材料参数；

(f)根据步骤(d)中的界面连接率和等效应变，确定a_T、b_T、c_T、d_T值。

本发明的有益效果是：该方法首先通过钛合金压力连接物理模拟试验及数值模拟，获得连接界面不同位置处的界面连接率及等效应变；其次，以等效应变为自变量，界面连接率为因变量建立钛合金压力连接界面连接率预测模型，通过简单的数据拟合，确定该预测模型中的4个材料参数。由于建立的预测模型中涉及的材料参数少、计算简单，从而提高了钛合金压力连接界面连接率预测方法的实用性。