钛合金内衬薄壁腔体结构设计与性能研究

焦纪强１,２，蒙峻２，谢文君２郭方准１（１．大连交通大学机械工程学院；２．中国科学院近代物理研究所）

摘要:二极磁铁真空管道是强流重离子加速器装置增强器的关键设备,为了降低涡流效应、减小磁铁气隙及降低真空管道加工难度,采用厚度为０．３mm 的不锈钢包裹３D打印钛合金内衬骨架制作薄壁腔体.通过仿真模拟对内衬骨架进行结构优化设计,制作薄壁腔体进行变形量测试和高温烘烤强度测试.完成了３D打印钛合金出气性能评价、薄壁腔体镀TiＧZrＧV 薄膜前后极限真空测试和涡流发热对真空性能影响的研究.研究结果表明,内衬骨架厚度为４mm、宽度为１１mm、间距为１５mm 时,不锈钢和钛合金应力小于强度极限;拱形高度为０．５mm 的内衬骨架实测变形量为０．７８mm,经过３５次２５０℃高温烘烤后结构稳定;TC４钛合金材料的出气性能和薄壁腔体的极限真空性能满足设计指标要求.

关键词:强流重离子加速器装置;钛合金内衬薄壁腔体;３D打印;结构优化;真空特性