复合金属合金材料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明的一方面涉及一种复合金属合金，具体地讲，涉及一种第一金属合金的基 体层和热喷涂合金表面层，第一金属合金的基体层支撑热喷涂合金表面层，热喷涂合金表 面层具有按重量计20 %至40 %的Mn和47 %至76 %的Fe。
【背景技术】
[0002] 汽车零部件的减重可以提高燃料经济性并减少排放。一种减重的方法涉及用重量 轻的材料来代替诸如钢和铸铁的传统材料。然而，在某些应用中，这些重量轻的材料不具有 传统材料所要求的耐磨性、摩擦力、耐腐蚀性和/或润滑性的性能。期望一种应具有必要的 耐磨性、摩擦力、耐腐蚀性和/或润滑性的性能的新的金属合金复合物。喷涂技术的使用可 以用于沉积金属、陶瓷和聚合涂层，以在减重应用中提供增强的耐磨性、摩擦力、耐腐蚀性 和/或润滑性的性能。然而，目前的热喷涂合金在它们拥有的物理性能和机械性能方面都 有重大局限。因此，存在开发一种能够在重量轻的基材中提供传统材料的耐磨性、摩擦力、 耐腐蚀性和/或润滑性的性能的可热喷涂钢基合金的需要。
【发明内容】
[0003] 本发明的实施例通过在至少一个实施例中提供了一种重量轻还具有必要的耐磨 性、摩擦力、耐腐蚀性和/或润滑性的性能的复合金属合金材料，解决了现有技术中的一个 或更多个问题。所述复合金属合金材料包括第一金属合金的基体层和具有按重量计20%至 40%的锰以及47%至76%的铁的热喷涂合金表面层。
[0004] 在另一实施例中，提供了一种合金复合物。合金复合物包括铝合金层或基体层。具 有按重量计20%至40%的锰以及47%至76%的Fe的热喷涂合金层与铝合金层或基体层 覆盖接触。如使用ASTM C633测试规定的测试所确定的，铝合金层或基体层与热喷涂合金 层的彼此的机械相容性为20MPa - 60MPa。
[0005] 在又一实施例中，提供了一种热喷涂的工艺。热喷涂工艺包括提供基体层和具有 20 %至40 %的Mn及47 %至76 %的Fe的原料合金。将原料合金热喷涂到基体层上，以形成 合金复合材料。
[0006] 热喷涂合金层在所述温度范围内基本上由FCC晶格结构组成。
[0007] 热喷涂合金层还可以包括3%至5%的Cr。
[0008] 热喷涂合金层还可以包括1 %至6%的A1。
[0009] 热喷涂合金层还可以包括0%至2%的C。
[0010] 热喷涂合金层可以包括30 %至40 %的Mn。
[0011] 如使用500g的维氏显微硬度范围所测量的，热喷涂合金层的硬度可以为 168-368。
[0012] 热喷涂合金层可以具有不大于0. 075V的电偶腐蚀电位。
[0013] 热喷涂合金层可以具有0. 3至0. 4之间的摩擦系数值。
[0014] 在又一实施例中，提供了一种合金复合材料，所述合金复合材料包括：铝合金层或 基体层；以及热喷涂合金层，具有按重量计20 %至40 %的Mn和47 %至76 %的Fe，与铝合 金层或基体层覆盖接触，如使用ASTM C633测试规定的测试所确定的，铝合金层或基体层与 热喷涂合金层的彼此的机械相容性为20MPa - 60MPa。
[0015] 基体层可以是铝合金、金属合金或诸如陶瓷、聚合物或复合物的非金属材料。
【附图说明】
[0016] 通过【具体实施方式】和附图，示例性实施例将被更充分地理解，在附图中：
[0017] 图1是至少一个实施例中的基体层和与基体层覆盖接触的热喷涂合金层的示意 图；
[0018] 图2是证明在高锰铁合金中合金含量对电偶腐蚀电位的影响的图；
[0019] 图3是证明高锰铁合金的摩擦特性的图；
[0020] 图4是证明材料对开路电位电压的影响的图；
[0021] 图5是证明在高锰铁合金中合金含量对相稳定性的影响的图。
【具体实施方式】
[0022] 根据需要，在此公开了本发明的详细的实施例；然而，将理解的是，公开的实施例 仅仅是本发明的示例，本发明可以以各种和替代形式实施。附图未必是按比例绘制的；一些 特征可能被夸大或最小化，以显示具体组件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能上的 细节不应该被解释为限制，而仅仅作为用于教导本领域技术人员以各种方式应用本发明的 代表性基础。
[0023] 现在，将详细地参考本发明的目前优选的组成、实施例和方法，这些组成、实施例 和方法构成了发明人目前已知的实践本发明的最佳方式。附图未必是按比例绘制的。然而， 将理解的是公开的实施例仅仅是本发明的示例，本发明可以以各种和替代形式实施。因此， 在此公开的具体细节不应该被解释为限制，而仅仅作为本发明的任何方面的代表性基础和 /或用于教导本领域技术人员以各种方式应用本发明的代表性基础。
[0024] 还将被理解的是，因为具体的组件和/或条件当然可以变化，所以本发明不局限 于如下描述的具体实施例和方法。此外，在此使用的术语仅被用于描述本发明的具体实施 例的目的，而不意图以任何方式成为限制。
[0025] 还必须注意，如说明书和权利要求书中所使用的，除非上下文另外清楚地指明，否 则单数形式"一种"、"一个"、"该"和"所述"包括复数的所指物。例如，以单数形式提到组 件意图包括多个组件。
[0026] 贯穿本申请，在引用出版物时，这些出版物的全部公开内容在此通过引用全部包 含于本申请中，以更全面地描述本发明所属领域的情况。
[0027] 下面使用的术语或短语具有与至少一个实施例有关的下列示例性含义：
[0028] "合金钢"指包含为了影响基体材料的性能变化所添加的特定量的合金元素（除了 碳和锰）的钢。
[0029] "合金系统"指通过将两种或更多种组分（其中，至少一种是金属）的任意组按不 同比例进行混合而产生的完整的一系列组成。
[0030] "奥氏体"指分布在铁合金中的结构或相。它是面心立方铁（伽马铁）中的一个或 更多个元素的固溶体。
[0031] "奥氏体钢"，一种合金钢，在室温下其结构通常为奥氏体。
[0032] "BCC"指体心立方。原子布置在立方体的角上，另一个原子位于立方体的中心。密 集堆积面沿半对角线切割单位立方体。一个晶胞中有两个原子。
[0033] "脆的"指在断裂之前允许极少的或不允许塑性（永久）变形。
[0034] "脆性"指材料在没有首先经受显著的塑性变形的情况下断裂的趋势。
[0035] "布氏硬度数"指与施加的载荷有关并与由球压头造成的永久压痕的表面面积有 关的数。
[0036] "布氏硬度试验"指通过在特定的载荷下将特定直径（具体地，10mm或0. 4英寸） 的硬钢球或硬质合金球压入到材料中来确定材料的硬度的试验。结果被表示为布氏硬度 数。
[0037] "韧性"指材料在没有断裂的情况下塑性变形的能力。
[0038] "摩擦系数"指表示两个表面之间的摩擦力的数。在两个同样的表面之间，摩擦系 数将是相同的。通常用作摩擦系数的符号是U。最大摩擦力（当主体滑动或处于极限平衡 时）等于摩擦系数X法向反力。F = ii R，其中，ii是摩擦系数，R是法向反力。这个摩擦 力F将与接触表面平行并且沿着与正在运动或试图发生的运动相反的方向。
[0039] "热膨胀系数"指响应于热胀冷缩效应的固体膨胀。不同物质的膨胀量不同。在小 的温度范围内，均匀线性物体的热膨胀与温度变化成比例。这种对温度变化的响应被表示 为它的热膨胀系数。关于"线性热膨胀"，当物体被加热或冷却时，它的长度的改变的量与原 始