復合金屬合金材料的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明的一方面涉及一種復合金屬合金，具體地講，涉及一種第一金屬合金的基 體層和熱噴涂合金表面層，第一金屬合金的基體層支撐熱噴涂合金表面層，熱噴涂合金表 面層具有按重量計20 %至40 %的Mn和47 %至76 %的Fe。
【背景技術】
[0002] 汽車零部件的減重可以提高燃料經濟性并減少排放。一種減重的方法涉及用重量 輕的材料來代替諸如鋼和鑄鐵的傳統材料。然而，在某些應用中，這些重量輕的材料不具有 傳統材料所要求的耐磨性、摩擦力、耐腐蝕性和/或潤滑性的性能。期望一種應具有必要的 耐磨性、摩擦力、耐腐蝕性和/或潤滑性的性能的新的金屬合金復合物。噴涂技術的使用可 以用于沉積金屬、陶瓷和聚合涂層，以在減重應用中提供增強的耐磨性、摩擦力、耐腐蝕性 和/或潤滑性的性能。然而，目前的熱噴涂合金在它們擁有的物理性能和機械性能方面都 有重大局限。因此，存在開發一種能夠在重量輕的基材中提供傳統材料的耐磨性、摩擦力、 耐腐蝕性和/或潤滑性的性能的可熱噴涂鋼基合金的需要。
【發明內容】
[0003] 本發明的實施例通過在至少一個實施例中提供了一種重量輕還具有必要的耐磨 性、摩擦力、耐腐蝕性和/或潤滑性的性能的復合金屬合金材料，解決了現有技術中的一個 或更多個問題。所述復合金屬合金材料包括第一金屬合金的基體層和具有按重量計20%至 40%的錳以及47%至76%的鐵的熱噴涂合金表面層。
[0004] 在另一實施例中，提供了一種合金復合物。合金復合物包括鋁合金層或基體層。具 有按重量計20%至40%的錳以及47%至76%的Fe的熱噴涂合金層與鋁合金層或基體層 覆蓋接觸。如使用ASTM C633測試規定的測試所確定的，鋁合金層或基體層與熱噴涂合金 層的彼此的機械相容性為20MPa - 60MPa。
[0005] 在又一實施例中，提供了一種熱噴涂的工藝。熱噴涂工藝包括提供基體層和具有 20 %至40 %的Mn及47 %至76 %的Fe的原料合金。將原料合金熱噴涂到基體層上，以形成 合金復合材料。
[0006] 熱噴涂合金層在所述溫度范圍內基本上由FCC晶格結構組成。
[0007] 熱噴涂合金層還可以包括3%至5%的Cr。
[0008] 熱噴涂合金層還可以包括1 %至6%的A1。
[0009] 熱噴涂合金層還可以包括0%至2%的C。
[0010] 熱噴涂合金層可以包括30 %至40 %的Mn。
[0011] 如使用500g的維氏顯微硬度范圍所測量的，熱噴涂合金層的硬度可以為 168-368。
[0012] 熱噴涂合金層可以具有不大于0. 075V的電偶腐蝕電位。
[0013] 熱噴涂合金層可以具有0. 3至0. 4之間的摩擦系數值。
[0014] 在又一實施例中，提供了一種合金復合材料，所述合金復合材料包括：鋁合金層或 基體層；以及熱噴涂合金層，具有按重量計20 %至40 %的Mn和47 %至76 %的Fe，與鋁合 金層或基體層覆蓋接觸，如使用ASTM C633測試規定的測試所確定的，鋁合金層或基體層與 熱噴涂合金層的彼此的機械相容性為20MPa - 60MPa。
[0015] 基體層可以是鋁合金、金屬合金或諸如陶瓷、聚合物或復合物的非金屬材料。
【附圖說明】
[0016] 通過【具體實施方式】和附圖，示例性實施例將被更充分地理解，在附圖中：
[0017] 圖1是至少一個實施例中的基體層和與基體層覆蓋接觸的熱噴涂合金層的示意 圖；
[0018] 圖2是證明在高錳鐵合金中合金含量對電偶腐蝕電位的影響的圖；
[0019] 圖3是證明高錳鐵合金的摩擦特性的圖；
[0020] 圖4是證明材料對開路電位電壓的影響的圖；
[0021] 圖5是證明在高錳鐵合金中合金含量對相穩定性的影響的圖。
【具體實施方式】
[0022] 根據需要，在此公開了本發明的詳細的實施例；然而，將理解的是，公開的實施例 僅僅是本發明的示例，本發明可以以各種和替代形式實施。附圖未必是按比例繪制的；一些 特征可能被夸大或最小化，以顯示具體組件的細節。因此，在此公開的具體結構和功能上的 細節不應該被解釋為限制，而僅僅作為用于教導本領域技術人員以各種方式應用本發明的 代表性基礎。
[0023] 現在，將詳細地參考本發明的目前優選的組成、實施例和方法，這些組成、實施例 和方法構成了發明人目前已知的實踐本發明的最佳方式。附圖未必是按比例繪制的。然而， 將理解的是公開的實施例僅僅是本發明的示例，本發明可以以各種和替代形式實施。因此， 在此公開的具體細節不應該被解釋為限制，而僅僅作為本發明的任何方面的代表性基礎和 /或用于教導本領域技術人員以各種方式應用本發明的代表性基礎。
[0024] 還將被理解的是，因為具體的組件和/或條件當然可以變化，所以本發明不局限 于如下描述的具體實施例和方法。此外，在此使用的術語僅被用于描述本發明的具體實施 例的目的，而不意圖以任何方式成為限制。
[0025] 還必須注意，如說明書和權利要求書中所使用的，除非上下文另外清楚地指明，否 則單數形式"一種"、"一個"、"該"和"所述"包括復數的所指物。例如，以單數形式提到組 件意圖包括多個組件。
[0026] 貫穿本申請，在引用出版物時，這些出版物的全部公開內容在此通過引用全部包 含于本申請中，以更全面地描述本發明所屬領域的情況。
[0027] 下面使用的術語或短語具有與至少一個實施例有關的下列示例性含義：
[0028] "合金鋼"指包含為了影響基體材料的性能變化所添加的特定量的合金元素（除了 碳和錳）的鋼。
[0029] "合金系統"指通過將兩種或更多種組分（其中，至少一種是金屬）的任意組按不 同比例進行混合而產生的完整的一系列組成。
[0030] "奧氏體"指分布在鐵合金中的結構或相。它是面心立方鐵（伽馬鐵）中的一個或 更多個元素的固溶體。
[0031] "奧氏體鋼"，一種合金鋼，在室溫下其結構通常為奧氏體。
[0032] "BCC"指體心立方。原子布置在立方體的角上，另一個原子位于立方體的中心。密 集堆積面沿半對角線切割單位立方體。一個晶胞中有兩個原子。
[0033] "脆的"指在斷裂之前允許極少的或不允許塑性（永久）變形。
[0034] "脆性"指材料在沒有首先經受顯著的塑性變形的情況下斷裂的趨勢。
[0035] "布氏硬度數"指與施加的載荷有關并與由球壓頭造成的永久壓痕的表面面積有 關的數。
[0036] "布氏硬度試驗"指通過在特定的載荷下將特定直徑（具體地，10mm或0. 4英寸） 的硬鋼球或硬質合金球壓入到材料中來確定材料的硬度的試驗。結果被表示為布氏硬度 數。
[0037] "韌性"指材料在沒有斷裂的情況下塑性變形的能力。
[0038] "摩擦系數"指表示兩個表面之間的摩擦力的數。在兩個同樣的表面之間，摩擦系 數將是相同的。通常用作摩擦系數的符號是U。最大摩擦力（當主體滑動或處于極限平衡 時）等于摩擦系數X法向反力。F = ii R，其中，ii是摩擦系數，R是法向反力。這個摩擦 力F將與接觸表面平行并且沿著與正在運動或試圖發生的運動相反的方向。
[0039] "熱膨脹系數"指響應于熱脹冷縮效應的固體膨脹。不同物質的膨脹量不同。在小 的溫度范圍內，均勻線性物體的熱膨脹與溫度變化成比例。這種對溫度變化的響應被表示 為它的熱膨脹系數。關于"線性熱膨脹"，當物體被加熱或冷卻時，它的長度的改變的量與原 始