本发明属于焊接材料，尤其涉及一种钛合金无缝药芯焊丝及其制备方法。
背景技术：
1、钛合金因其所具有的比强度高、无磁性、强度高、耐腐蚀、工作温度区间宽、易加工等许多优良特性被广泛应用于航空、航天、兵器、海洋工程等领域。随着对钛合金研究的不断深入，钛合金的用量在不断增长。由于某些结构件造型复杂，整体铸造或锻造完成的可能性较低，特别是工件较大的情况下，因此，在无法整体成型时就需要把各个部件组装到一起，在要求密封或无法使用铆接等情况，钛合金的焊接就必不可少。
2、钛合金焊接使用最多的是实心焊丝，根据其性能及使用工况的不同，一般选用与板材成分完全相同的实心焊丝进行焊接，但实心焊丝的制作流程较长，需要冶炼、锻造、轧制、酸洗、拉拔等过程，而且成分不容易进行调整。如果想对某个合金成分进行调整或者增加某个元素提升某种性能的话，则需要从冶炼开始再开展一次全流程的工作，不仅周期长，而且也耗费太多的材料从而导致较大的浪费。
3、tc4钛合金在具有良好抗拉强度的前提下也需要有一定的韧性。使用实心焊丝进行tc4板材焊接，在焊接接头强度达到与板材强度相同的水平时，但焊接接头的冲击韧性会较低，若焊材匹配不好，有可能出现焊接接头冲击韧性低于母材的情况，这对板材使用的安全性形成了极大的隐患。在部分结构设计中，并不要求焊接接头的强度与母材相当，一般要求达到母材抗拉强度的80%以上即视为合格，而对韧性提出了更高的要求。
4、此外，对于钛合金结构件来说，在焊接过程中不可避免的会产生大量的残余应力，如果不将此残余应力去除的话，对结构件的安全稳定运行将造成极大的安全隐患。去除残余应力的方法通常有机械震动法、热处理法等，热处理法对于残余应力消除的效果是最好的。
5、目前，尚没有抗拉强度较tc4板材低、冲击韧性较tc4实心焊丝高的高韧性低匹配tc4钛合金无缝药芯焊丝。也尚没有可焊后热处理的tc4钛合金无缝药芯焊丝。
6、基于以上，有必要开发抗拉强度较tc4板材低且冲击韧性较tc4实心焊丝高或者可焊后热处理的tc4钛合金无缝药芯焊丝。
技术实现思路
1、基于此，上述现有技术的不足，提供一种钛合金无缝药芯焊丝及其制备方法。
2、为了实现上述目的，采用以下技术方案：
3、本发明提供一种钛合金无缝药芯焊丝，该钛合金无缝药芯焊丝通过在钛管中填入药芯制备而成，药芯包含钒铝合金粉，铝粉，铌铝合金粉和钛粉。
4、在一些实施例中，药芯还包含氟化钠。
5、在一些实施例中，钛合金无缝药芯焊丝的药芯的各组分所占质量百分含量为钒铝合金粉10%~20%，铝粉10%~20%，铌铝合金粉0.5~3%，钛粉补足100%；由该组分组成的药芯制备而成的钛合金无缝药芯焊丝所得焊接接头的韧性为48-55 j，所得焊接接头的抗拉强度可以达到tc4钛合金板材的抗拉强度的80%以上。
6、在一些实施例中，钛合金无缝药芯焊丝的药芯的各组分所占质量百分含量为钒铝合金粉6%~15%，铝粉5%~15%，铌铝合金粉0.5%~2%，氟化钠0.2%~0.8%，钛粉补足100%；由该组分组成的药芯制备而成的钛合金无缝药芯焊丝所得焊接接头进行热处理后的抗拉强度与tc4钛合金板材的抗拉强度相同，所得焊接接头进行热处理后的韧性与tc4钛合金板材的韧性相同。
7、本发明还提供一种制备如上所述的钛合金无缝药芯焊丝的方法，包括以下步骤：
8、步骤1）：制备药芯；
9、步骤2）：采用轧辊挤压的方式，将钛带卷曲成“u”型；
10、步骤3）：将步骤1）的药芯加入到步骤2）卷曲完成的“u”型钛带中，将“u”型钛带的两边挤压到一起形成“o”型的有缝钛管，再将该有缝钛管进行焊接从而形成焊接式无缝钛管；
11、步骤4）：将焊接式无缝钛管直接进入冷轧模具内进行初次减径，使得药芯在钛管内压实；
12、步骤5）：采用冷加工的方法将步骤4）得到的已经填入药芯且焊合的钛管进行减径；
13、步骤6）：将步骤5）减径后的钛管在真空炉内进行热处理，热处理之后继续减径工艺直到得到需要尺寸的焊丝；
14、步骤7）：得到需要尺寸的焊丝之后，对焊丝进行清洗，得到洁净的焊丝成品。
15、在一些实施例中，步骤1）中，在v型混料机内将粉料进行混合得到药芯，混合时间不低于15分钟。
16、在一些实施例中，步骤5）中，每道次减径量为钛管直径的5%~10%，总减径量控制在钛管直径的25%以内。
17、在一些实施例中，步骤6）中，热处理的保温时间为15~30分钟，保温温度为550℃~600℃。
18、在一些实施例中，步骤3）中，将步骤1）的药芯加入到步骤2）卷曲完成的“u”型钛带中，采用轧辊挤压的方式将“u”型钛带的两边挤压到一起形成“o”型的有缝钛管，再将该有缝钛管使用在线焊接的方式进行焊接从而形成焊接式无缝钛管。
19、在一些实施例中，步骤3）中，焊接式无缝钛管的管壁厚度为0.3mm~0.6mm，直径为10mm~20mm。
20、本发明具有以下有益技术效果：
21、本发明的钛合金无缝药芯焊丝通过加入钒铝合金粉、铝粉、铌铝合金粉、钛粉等，达到了调整药芯粉成分从而降低焊缝强度、提高焊缝韧性的目的。
1.一种钛合金无缝药芯焊丝，其特征在于，该钛合金无缝药芯焊丝通过在钛管中填入药芯制备而成，所述药芯包含钒铝合金粉，铝粉，铌铝合金粉和钛粉。
2.根据权利要求1所述的钛合金无缝药芯焊丝，其特征在于，所述药芯还包含氟化钠。
3. 根据权利要求1所述的钛合金无缝药芯焊丝，其特征在于，所述钛合金无缝药芯焊丝的药芯的各组分所占质量百分含量为钒铝合金粉10%~20%，铝粉10%~20%，铌铝合金粉0.5%~3%，钛粉补足100%；由该组分组成的药芯制备而成的所述钛合金无缝药芯焊丝所得焊接接头的韧性为48-55 j，所得焊接接头的抗拉强度达到tc4钛合金板材的抗拉强度的80%以上。
4.根据权利要求2所述的钛合金无缝药芯焊丝，其特征在于，所述钛合金无缝药芯焊丝的药芯的各组分所占质量百分含量为钒铝合金粉6%~15%，铝粉5%~15%，铌铝合金粉0.5%~2%，氟化钠0.2%~0.8%，钛粉补足100%；由该组分组成的药芯制备而成的所述钛合金无缝药芯焊丝所得焊接接头进行热处理后的抗拉强度与tc4钛合金板材的抗拉强度相同，所得焊接接头进行热处理后的韧性与tc4钛合金板材的韧性相同。
5.一种制备如权利要求1-4任一项所述的钛合金无缝药芯焊丝的方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤1）中，在v型混料机内将粉料进行混合得到药芯，混合时间不低于15分钟。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤5）中，每道次减径量为钛管直径的5%~10%，总减径量控制在钛管直径的25%以内。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤6）中，热处理的保温时间为15~30分钟，保温温度为550℃~600℃。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤3）中，将步骤1）的药芯加入到步骤2）卷曲完成的“u”型钛带中，采用轧辊挤压的方式将“u”型钛带的两边挤压到一起形成“o”型的有缝钛管，再将该有缝钛管使用在线焊接的方式进行焊接从而形成焊接式无缝钛管。
10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤3）中，焊接式无缝钛管的管壁厚度为0.3mm~0.6mm，直径为10mm~20mm。
