本發(fā)明涉及金屬加工領域，具體的說，是涉及一種金屬間化合物及其制備方法及設備。

背景技術：
室溫脆性大和成形工藝差是金屬間化合物推廣應用的主要障礙。國內外廣泛采用疊層或纖維增韌金屬間化合物材料以克服其脆性。疊層材料是將兩種不同材料按一定的層間距及層厚比交互重疊形成的超細層狀結構材料，因其獨特微結構特點，具有更優(yōu)異的高溫韌性和抗蠕變能力、低溫時斷裂強度、斷裂韌性、抗氧化能力等。金屬疊層增韌金屬間化合物依靠耐高溫金屬間化合物提供高溫強度和蠕變抗力，而利用金屬疊層作韌化元素，以克服金屬間化合物脆性這一缺點。目前，金屬疊層增韌金屬間化合物的主要制備方法：(一)自蔓延高溫合成――該方法工藝過程是先將金屬箔片或粉末按一定的方式交替層疊,在真空條件下加熱到一定溫度后，施加一定的壓力進行反應，一定時間后，再在一定的溫度和壓力下進行擴散退火。該法的優(yōu)點是工藝簡單、生產效率高，缺點是難于合成高致密度的產品。(二)軋制擴散――其工藝流程是:將表面清潔處理后的箔片交替層疊,放在壓力機上在一定的溫度下進行軋制復合，達到一定的變形量后，把試樣放入真空爐中，在特定的溫度下進行擴散處理。該方法的優(yōu)點是設備成本低廉，工藝簡單易行，缺點是只能用來制備金屬/金屬微疊層材料，且層間距、層厚比難以控制。(三)薄膜沉積法――包括電子束物理氣相沉積(EBPVD)、脈沖激光熔融沉積、磁控濺射法等。該方法流程是利用電子束、激光、等離子體等蒸發(fā)固體靶材表面，使蒸發(fā)物在基體上沉積。該方法簡單易行，尤其適合制備那些難熔的物質；缺點是工藝參數(shù)難于控制，影響物質的沉積過程和沉積質量。(四)激光粉末熔覆法――激光熔覆成形法是利用雙筒送粉器裝載兩種混合粉末，一種為金屬粉末，另一種為金屬間化合物粉末。其缺點難以控制金屬疊層增韌金屬間化合物的化學成分、粉末一次利用率較低、粉末混合粉末致使粉末難以再次回收利用，造成極大浪費?，F(xiàn)有疊層或陶瓷纖維增韌金屬間化合物材料的技術不足主要包括：金屬間化合物的化學成分難以控制、性能設計及實現(xiàn)可行性較差、難以制造復雜異型結構件，而且成形精度低。目前，國內外采用碳纖維或碳化硅纖維通過粉末冶金方法或鑄造方法等增韌金屬間化合物，但效果均不理想，尚未見金屬纖維增韌金屬間化合物的相關報道。

技術實現(xiàn)要素：
為解決金屬間化合物的室溫脆性大和成形工藝差等工程應用的瓶頸問題，本發(fā)明的一個目的在于提供一種金屬間化合物增韌方法。本發(fā)明有效解決激光粉末熔覆法中金屬粉末和金屬間化合物粉末混合、材料利用率低、性能設計及其實現(xiàn)可行性差、難以制備復雜異形結構件且成形精度低等制約工程應用的問題，推進金屬間化合物在高溫結構件上的應用推廣。本發(fā)明另一個目的在于提供所述方法制備的增韌的金屬間化合物；本發(fā)明又一個目的在于提供一種金屬間化合物增韌用設備。為達上述目的，本發(fā)明提供了一種金屬間化合物增韌方法，其中，所述方法包括以金屬間化合物粉末和增韌用金屬絲為原料，通過將金屬間化合物粉末和金屬絲在基體上交替逐層鋪覆并熔融來制備增韌的金屬間化合物。根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，其中，所述金屬絲直徑為0.01-2mm。根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，其中，每層鋪覆的金屬間化合物粉末厚度為3mm。根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，其中，將金屬間化合物粉末和金屬絲在基體上交替逐層鋪覆并熔融具體包括：在基體上鋪覆金屬間化合物粉末，通過單模激光將鋪覆的金屬間化合物粉末熔化，在熔化后固化形成的金屬間化合物沉積層上，按照預先設計的結構，采用激光熔化金屬絲，并沉積到金屬間化合物沉積層上；然后再重復前面所述步驟來逐層鋪覆金屬間化合物粉末和金屬絲。也就是說，所述方法包括按照鋪覆金屬間化合物粉末、熔融金屬間化合物粉末、鋪覆金屬絲、熔融金屬絲的順序，并反復循環(huán)來制備增韌的金屬間化合物。根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，其中，是在惰性氣體環(huán)境中將金屬間化合物粉末和金屬絲交替逐層鋪覆并熔融來制備增韌的金屬間化合物，其中優(yōu)選惰性氣體環(huán)境中含氧量小于100ppm。根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，其中，在將金屬間化合物粉末和金屬絲交替逐層鋪覆并熔化來制備增韌的金屬間化合物時，環(huán)境壓力為0.1-30mBar。根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，其中，在將金屬間化合物粉末和金屬絲交替逐層鋪覆并熔化來制備增韌的金屬間化合物前，先將基體預熱至不低于300-1100℃。根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，其中，金屬絲可以按照任意形狀鋪設，譬如可以為若干平行直線，甚至可以為平行的曲線，還可以為一根金屬線回轉鋪設為S型，譬如是首尾銜接的平行線，甚至可以是螺旋曲線，或者是井字格。根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，其中，相鄰的鋪覆的金屬絲間隔為金屬絲直徑的2-5倍(尤其是鋪設為平行直線時)。所述金屬間化合物可以為本領域常規(guī)的金屬間化合物，所述金屬絲可以為本領域常規(guī)的增韌用金屬絲，為了進一步提高所得到的增韌的金屬間化合物性能，優(yōu)選所選金屬絲的材料與增韌金屬間化合物具有相溶性，且不易產生脆性相。而根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，其中，所述金屬間化合物為TiAl或Ti2AlNb；所述金屬絲為鈮絲、鎢絲或鉬絲。根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，其中，所述方法還包括先按照所要制備的增韌的金屬間化合物中的金屬絲和金屬間化合物的結構建計算機3D模型，再以此控制設備將金屬間化合物粉末和金屬絲進行交替逐層鋪覆。本發(fā)明提出金屬纖維增韌金屬間化合物概念及其基于粉末床的絲材/粉末精密增材制備方法，結構金屬纖維增韌金屬間化合物的構建需求，利用直徑為0.01～2mm的金屬絲材，使用多軸聯(lián)動機器人輔助熔絲的粉末床增材制造系統(tǒng)，在惰性氣體工作室內，逐層在每層內離散式熔化金屬絲材編制金屬纖維，實現(xiàn)“金屬纖維”增韌金屬間化合物。另一方面，本發(fā)明還提供了上述方法制備得到的增韌的金屬間化合物。又一方面，本發(fā)明還提供了一種金屬間化合物增韌用設備，所述設備包括用于控制的工控機1、用于回收金屬間化合物粉末的回收粉缸2、鋪覆金屬間化合物粉末和金屬絲的成型平臺3、提供金屬間化合物粉末的供粉缸4、供應金屬絲的送絲機5、送絲機噴嘴6、多軸聯(lián)動臂7、激光發(fā)生器8和激光掃描振鏡9；其中，所述回收粉缸、成型平臺和供粉缸順序并列設置，以使得金屬間化合物粉末可以由供粉缸中被送入成型平臺，并將多余的金屬間化合物粉末由成型平臺送入回收粉缸，其中至少成型平臺和供粉缸可以控制升降；所述激光掃描振鏡與送絲機噴嘴固定在多軸聯(lián)動臂上，使得在鋪覆金屬間化合物粉末后，多軸聯(lián)動臂帶動激光掃描振鏡按照預設線路移動熔化金屬間化合物粉末，并帶動送絲機噴嘴按照預設線路移動在金屬間化合物層上鋪覆金屬絲；所述激光掃描振鏡設置在送絲機噴嘴垂直正上方，使得激光掃描振鏡能夠將與金屬間化合物層接觸的金屬絲熔化。根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，其中，所述制備還包括惰性氣體室10，所述回收粉缸2、成型平臺3、供粉缸4、送絲機5、送絲機噴嘴6、多軸聯(lián)動臂7和激光掃描振鏡9設置在惰性氣體室內，并和外界空氣隔離；優(yōu)選所述設備還包括與惰性氣體室連通的氣氛控制及除塵系統(tǒng)11。根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，其中，所述設備還包括用于激光發(fā)生器降溫的水冷系統(tǒng)12。其中本發(fā)明可以更具體為：利用直徑為0.01～2mm高熔點高塑形金屬絲材(如鈮絲、鎢絲、鉬絲等)和金屬間化合物粉末(如γ-TiAl,Ti2AlNb等)作為原始材料，有供粉缸4、成型平臺3和回收粉缸2，送絲機5的熔絲加工裝置固定于多軸聯(lián)動臂(多軸聯(lián)動機器人)7，通過送絲機5和供粉缸4進行添材；利用附帶外軸的多軸聯(lián)動臂7作為驅動；激光掃描振鏡9和送絲機噴嘴6通過連接法蘭固定到多軸聯(lián)動臂7；激光發(fā)生器(光纖激光器)8、多軸聯(lián)動臂7、送絲機5、供粉缸4、成型缸3和回收粉缸2、激光掃描振鏡9、水冷系統(tǒng)12、惰性氣體室10、氣氛控制及除塵系統(tǒng)11等均集成于工控機1；供粉缸4、成型平臺3和回收粉缸2、送絲機5、多軸聯(lián)動臂7、激光掃描振鏡9等放置于惰性氣體室10；當制備金屬絲時，開啟水冷系統(tǒng)12、氣氛控制及除塵系統(tǒng)11、送絲機5、激光發(fā)生器8、成型平臺3、激光掃描振鏡9等；當制備金屬間化合物層時，開啟供粉缸4、成型平臺3、激光發(fā)生器8和激光掃描振鏡9等；使用多軸聯(lián)動臂7輔助熔絲的粉末床增材制造系統(tǒng)，在惰性氣體工作室內，逐層在每內層內離散式熔化金屬絲材以編制金屬纖維，實現(xiàn)“金屬纖維”增韌金屬間化合物及其復雜構件沉積，制備結束后，對金屬間化合物粉末進行回收，過篩后可重復利用。本發(fā)明為研制解決低室溫塑形的金屬間化合物材料增韌問題提供一種新思路，打開了金屬纖維增韌金屬間化合物的性能設計受傳統(tǒng)制造的束縛枷鎖，可保證金屬纖維增韌金屬間化合物的內部質量，提高材料利用率，大幅降低金屬纖維增韌金屬間化合物研制成本。綜上所述，本發(fā)明提供了一種增韌的金屬間化合物及其制備方法及設備。本發(fā)明的方法具有如下優(yōu)點：1>提出“金屬纖維”增韌金屬間化合物概念和基于粉末床的絲材/粉末增材制備方法，逐層在每內層內離散式熔化金屬絲材以編制金屬纖維，任意設計金屬“纖維”，可直接沉積制備“金屬纖維”增韌金屬間化合物材料及其復雜異型構件；2>針對激光粉末熔覆法制備金屬疊層增韌金屬間化合物，本發(fā)明提高了材料利用率/大幅拓展金屬纖維增韌金屬間化合物的性能可設計性及可實現(xiàn)性，可確保金屬間化合物復雜異型構件的低成本/快速響應可制造性。3>本發(fā)明的“金屬纖維”增韌金屬間化合物概念和基于粉末床的絲材/粉末增材制備方法，可拓展應用于其他低塑形的陶瓷、高性能尼龍等材料性能調控和復雜構件研制。附圖說明圖1為本發(fā)明實施例1的設備示意圖；圖2為實施例1制備的增韌的金屬間化合物放大示意圖，其中各標號表示為：21.金屬纖維；22.金屬間化合物層；23.基體；圖3為實施例1制備的增韌的金屬間化合物放大的立體示意圖；圖4、圖5為實施例1制備的增韌的金屬間化合物局部晶相圖。具體實施方式以下通過具體實施例詳細說明本發(fā)明的實施過程和產生的有益效果，旨在幫助閱讀者更好地理解本發(fā)明的實質和特點，不作為對本案可實施范圍的限定。實施例1下面結合附圖1和實施例對本發(fā)明作進一步說明。制備方法：首先把γ-TiAl金屬間化合物粉末裝入供粉缸4，把直徑為0.01金屬Nb(或Mo等耐熔金屬)絲材裝入送絲機5并傳送到送絲機噴嘴6；固定基體23到成型平臺3，通過加工頭/機械手固定連接法蘭把激光掃描振鏡9連接到多軸聯(lián)動臂7；向惰性氣體室10充入氬氣。然后，通過工控機1啟動成型平臺3、水冷系統(tǒng)12、氣氛控制及除塵系統(tǒng)11、送絲機5、激光發(fā)生器8、激光掃描振鏡9、多軸聯(lián)動臂7等；制備之前工作條件要求：惰性氣體室10中含氧量小于100ppm，其室內壓力0.1～30mBar；基體23預熱溫度不低于300℃，沉積過程中該環(huán)境條件保持，成形完后，隨爐冷卻到室溫。為編制“金屬纖維”，首先在3D模型內預設“金屬纖維”，其直徑0.03～1.5mm，3D模型的其余部分為金屬間化合物，然后對該3D模型分層切片，并對每層內金屬纖維和金屬間化合物部分分別標注提取出來，然后根據(jù)設定每層內金屬纖維和金屬間化合物的各自截面幾何形狀，根據(jù)絲材直徑0.01mm和粉末層厚為0.03mm的工藝參數(shù)，預設熔絲和粉末熔化的填充掃描路徑。最后，根據(jù)CAD程序設置，在基體23表面逐層制備金屬纖維21和金屬間化合物層22。通過送絲機5、送絲機噴嘴6、激光掃描振鏡9和多軸聯(lián)動臂7，在每一層內，按照預先規(guī)劃的掃描路徑(如圖2所示)，利用直徑為0.01mmNb絲沉積層高度最高不超過0.03mm，然后成型平臺3下降0.03mm，通過供粉缸4鋪一層0.03mm厚γ-TiAl金屬間化合物粉末，然后通過激光掃描振鏡9按照預先設定的掃描路徑，熔化γ-TiAl金屬間化合物粉末得到沉積層，沉積層高度最高不超過0.03mm；然后在熔化的γ-TiAl金屬間化合物沉積層上，按照預先規(guī)劃的掃描路徑(如圖2所示)，利用直徑為0.01mmNb絲在沉積層上鋪設金屬絲，鋪設的金屬絲為相互平行的直線，間距為金屬絲直徑的3倍。當金屬絲與沉積層接觸時，金屬絲被激光掃描振鏡9發(fā)出的激光燒熔，并凝固形成金屬纖維；循環(huán)上述熔絲-鋪粉-熔化粉末-熔絲制備過程，可制定不同規(guī)格的Nb“金屬纖維”增韌γ-TiAl金屬間化合物。由于制備過程在惰性氣體工作室13中，金屬間化合物粉末不受空氣污染，可回收重復利用。該方法可制備較高塑性的金屬增韌TiAl金屬間化合物；打開了金屬纖維增韌金屬間化合物的性能設計受傳統(tǒng)制造的束縛枷鎖，可保證金屬纖維增韌金屬間化合物的內部質量，提高材料利用率，大幅降低金屬纖維增韌金屬間化合物研制成本。初步試驗結果表明其塑性由原來的0.5％提高到4％以上。圖2、圖3為制備金屬“纖維”增韌TiAl金屬間化合物示意圖。圖4、圖5為制備的金屬“纖維”增韌TiAl金屬間化合物局部晶相圖。