本發明屬于焊接材料，具體涉及一種適用于車輛、船舶制造等領域復雜結構件快速成型與修復的高強韌鈦合金藥芯焊絲及其制備方法和增材制造應用。
背景技術：
1、鈦合金具有密度低、強度高、耐腐蝕性好、高溫性能優異等一系列優點，在航空航天、船舶制造、化工等領域得到廣泛應用。焊接是鈦合金加工和制造過程中的關鍵環節，而鈦合金焊絲作為焊接材料，其質量直接影響焊接接頭的性能和可靠性。
2、目前，市場上常見的鈦合金焊絲在焊接過程中存在以下問題：熔池流動性差易導致氣孔、裂紋等缺陷；鈦合金熔點高，焊接參數控制嚴格，影響成形質量；常規焊絲制備需多道次鍛造、軋制及退火，成本高且效率低；現有焊絲成分與組織難以滿足電弧增材制造對層間結合強度及成形精度的要求。增材制造技術為鈦合金零部件的近凈成形制造提供了新途徑，鈦合金藥芯焊絲作為增材制造的重要原材料，其性能對增材制造零部件的質量和性能起著關鍵作用。
3、上述問題一定程度上限制了鈦合金藥芯焊絲在增材制造領域的進一步應用。為了滿足高端制造業對鈦合金焊接質量不斷提高的需求，開發一種具有低氣孔率、高接頭強度和韌性、焊接過程穩定性的高性能鈦合金焊絲具有重要意義。
技術實現思路
1、(一)要解決的技術問題
2、本發明提出一種高強韌鈦合金藥芯焊絲及其制備方法和增材制造應用，以實現鈦合金藥芯焊絲在增材制造領域的應用。
3、(二)技術方案
4、為了解決上述技術問題，本發明提出一種高強韌鈦合金藥芯焊絲，該高強韌鈦合金藥芯焊絲中的藥芯，按如下質量百分比組成：鋁粉8～12％、釩粉4～6％，鉬粉1～3％、鐵粉1～3％、氟化鎂粉2～4％，余量為鈦粉。
5、進一步地，藥芯粉末的粒徑為200～250目。
6、進一步地，高強韌鈦合金藥芯焊絲中的外皮為ta1鈦帶。
7、進一步地，ta1鈦帶的厚度為0.5～0.7mm。
8、進一步地，ta1鈦帶中n≤0.03％、h≤0.015％，余量為ti。
9、此外，本發明還提出一種上述高強韌鈦合金藥芯焊絲的制備方法，該制備方法包括如下步驟：
10、s1.將外皮軋制成u形槽，并在u形槽中填充藥芯粉末；
11、s2.合口后進行冷連軋和真空退火，消除加工硬化；
12、s3.繼續冷連拔至目標直徑，經表面拋光后真空封裝。
13、進一步地，步驟s1中，藥芯粉末的制備方法為：將鋁粉、釩粉、鉬粉、鐵粉、氟化鎂粉和鈦粉置于真空干燥箱中，在80～120℃，真空度10-3～10-2pa環境下，干燥0.5～2h；利用行星球磨機對干燥后的粉末進行真空球磨混合，球磨介質為鋯球，球料比10:1，轉速100～200r/min，球磨時間1～2h；使用篩網篩取后于氬氣環境保存；藥芯粉末在u形槽中的填充率為25～30％。
14、進一步地，步驟s2中，冷連軋的變形量50～70％；真空退火工藝中，真空度≤5×10-3pa，溫度750～800℃，保溫0.5～1h。
15、進一步地，步驟s3中，目標直徑為1.6～2.0mm。
16、此外，本發明還提出一種增材制造方法，采用上述高強韌鈦合金藥芯焊絲進行電弧增材制造，電流160～180a，電壓22～26v，送絲速度0.5～0.8m/min，層間溫度≤150℃。
17、(三)有益效果
18、本發明提出一種高強韌鈦合金藥芯焊絲及其制備方法和增材制造應用，根據材料特性，通過優化合金成分和藥芯配方，以及改進制備工藝，獲得具有良好綜合性能的藥芯焊絲，從而改善焊接熔池流動性，提升焊接電弧穩定性，控制焊縫組織。同時，將高強韌鈦合金藥芯焊絲應用于增材制造領域，實現高質量的鈦合金零部件增材制造，提高零部件的強度、韌性和耐腐蝕性，能夠滿足高端制造業對鈦合金材料性能的嚴格要求。本發明能夠簡化工藝，冷連扎結合真空退火，較傳統工藝減少1～4道工序，效率提升30％；增材制造的金屬強韌性高，抗裂性優于常規焊絲，裂紋率降低50％；適用于電弧增材制造，厚板焊接及異種鈦合金連接，應用前景廣闊。
1.一種高強韌鈦合金藥芯焊絲，其特征在于，所述高強韌鈦合金藥芯焊絲中的藥芯，按如下質量百分比組成：鋁粉8～12％、釩粉4～6％，鉬粉1～3％、鐵粉1～3％、氟化鎂粉2～4％，余量為鈦粉。
2.如權利要求1所述的高強韌鈦合金藥芯焊絲，其特征在于，藥芯粉末的粒徑為200～250目。
3.如權利要求1所述的高強韌鈦合金藥芯焊絲，其特征在于，所述高強韌鈦合金藥芯焊絲中的外皮為ta1鈦帶。
4.如權利要求3所述的高強韌鈦合金藥芯焊絲，其特征在于，所述ta1鈦帶的厚度為0.5～0.7mm。
5.如權利要求3所述的高強韌鈦合金藥芯焊絲，其特征在于，所述ta1鈦帶中n≤0.03％、h≤0.015％，余量為ti。
6.一種權利要求1～5任一項所述高強韌鈦合金藥芯焊絲的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：
7.如權利要求6所述的高強韌鈦合金藥芯焊絲的制備方法，其特征在于，步驟s1中，藥芯粉末的制備方法為：將鋁粉、釩粉、鉬粉、鐵粉、氟化鎂粉和鈦粉置于真空干燥箱中，在80～120℃，真空度10-3～10-2pa環境下，干燥0.5～2h；利用行星球磨機對干燥后的粉末進行真空球磨混合，球磨介質為鋯球，球料比10:1，轉速100～200r/min，球磨時間1～2h；使用篩網篩取后于氬氣環境保存；藥芯粉末在u形槽中的填充率為25～30％。
8.如權利要求6所述的高強韌鈦合金藥芯焊絲的制備方法，其特征在于，步驟s2中，冷連軋的變形量50～70％；真空退火工藝中，真空度≤5×10-3pa，溫度750～800℃，保溫0.5～1h。
9.如權利要求6所述的高強韌鈦合金藥芯焊絲的制備方法，其特征在于，步驟s3中，目標直徑為1.6～2.0mm。
10.一種增材制造方法，其特征在于，采用權利要求1～5任一項所述高強韌鈦合金藥芯焊絲進行電弧增材制造，電流160～180a，電壓22～26v，送絲速度0.5～0.8m/min，層間溫度≤150℃。