多材料部件及其制造方法技术

本发明专利技术涉及多材料部件及其制造方法。提供了一种通过高熵合金结合的多材料部件以及通过利用高熵合金结合异种材料来制造多材料部件的方法。

Multi material components and their manufacturing methods

The invention relates to a multi material component and a manufacturing method. A method of making multi - material parts by combining high entropy alloy with multi - material components and by using high entropy alloy to combine different materials is provided.

【技术实现步骤摘要】
多材料部件及其制造方法
本专利技术涉及多材料部件及其制造方法。
技术介绍
对于车辆质量减少来说，一个有吸引力的选择是将机动车辆中使用的低碳钢或其他类型的钢替换为轻质金属或金属合金。然而，车身结构的其他部分经常由异种材料制成。由于两种不同金属之间的物理和冶金特性的差异而使得异种材料的结合成为问题。例如，将铝或铝基合金结合至钢可能导致形成金属间化合物，该金属间化合物使接头的机械特性劣化并导致腐蚀问题，因此需要附加的制造步骤或防护措施来防止机械强度劣化和电化腐蚀。
技术实现思路
总的来说，提供了一种可以用于结合异种金属或金属合金的高熵合金。高熵合金促进形成固溶体并且抑制金属间化合物，尤其在高温时。结果，高熵合金提供了用于结合异种材料的焊接接头的机械强度和抗腐蚀性。根据一个实施方式，提供了一种多材料部件，该多材料部件包括：第一构件，该第一构件包含金属或金属合金；该第二构件包含金属或金属合金；以及将所述第一构件结合至所述第二构件的第三构件。该第三构件包含高熵合金。可选地，所述第一构件的所述金属或所述金属合金与所述第二构件的所述金属或所述金属合金不同。可选地，所述高熵合金包含与所述第一构件的所述金属或基本金属相同的第一主量元素。可选地，所述高熵合金包含与所述第二构件的所述金属或基本金属相同的第二主量元素。可选地，所述第一构件包含铝合金，所述第二构件包含钢。可选地，所述高熵合金包含Al和Fe作为主量元素。可选地，所述高熵合金包含Al、Fe和Mn作为主量元素。可选地，所述高熵合金包含五种主量元素。可选地，所述高熵合金包含五种或更多种主量元素，这些主量元素包括Al、Fe、Mn、Cr和Ni。根据一个实施方式，提供了一种制造多材料部件的方法，该方法包括：提供第一构件，该第一构件包含金属或金属合金；提供第二构件，该第二构件包含金属或金属合金；以及将第三构件至少部分地定位在所述第一构件和所述第二构件之间；以及将所述第一构件和所述第二构件结合至所述第三构件。所述第三构件包含高熵合金。可选地，所述第一构件和所述第二构件通过焊接结合至所述第三构件。可选地，所述第一构件的金属或金属合金不同于所述第二构件的金属或金属合金。可选地，所述高熵合金包含与所述第一构件的金属或基本金属相同的第一主量元素。可选地，所述高熵合金包含与所述第二构件的金属或基本金属相同的第二主量元素。可选地，所述第一构件包含铝合金，所述第二构件包含钢。可选地，所述高熵合金包含Al和Fe作为主量元素。可选地，所述高熵合金包含Al、Fe和Mn作为主量元素。可选地，所述高熵合金包含五种主量元素。可选地，所述高熵合金包括五种或更多种主量元素，这些主量元素包括：Al、Fe、Mn、Cr和Ni。根据一个实施方式，提供了一种制造多材料部件的方法，该方法包括：提供第一构件，该第一构件包含金属或金属合金；提供第二构件，该第二构件包含金属或金属合金；以及利用材料将所述第一构件结合至所述第二构件，该材料包含高熵合金或在熔化时形成高熵合金的高熵合金前体组合物。结合步骤可以包括利用所述材料将所述第一构件焊接至所述第二构件或者将所述材料熔覆在所述第一构件和所述第二构件上。可选地，所述第一构件的金属或金属合金与所述第二构件的金属或金属合金不同。可选地，所述高熵合金包含与所述第一构件的金属或基本金属相同的第一主量元素。可选地，所述高熵合金包含与所述第二构件的金属或基本金属相同的第二主量元素。可选地，所述第一构件包含铝合金，所述第二构件包含钢。可选地，所述高熵合金包含Al和Fe作为主量元素。可选地，所述高熵合金包含Al、Fe和Mn作为主量元素。可选地，所述高熵合金包含五种主量元素。可选地，所述高熵合金包含五种或更多种主量元素，这些主量元素包括：Al、Fe、Mn、Cr和Ni。根据一个实施方式，提供一种焊接耗材，该焊接耗材包括填料，该填料包含高熵合金或能够在熔化时形成高熵合金的高熵合金前体组合物。可选地，所述高熵合金包含Al、Fe和Mn作为主量元素。可选地，所述高熵合金包含五种主量元素：Al、Fe、Mn、Cr和Ni。根据一个实施方式，提供了一种多材料部件，该多材料部件包括：第一构件，该第一构件包含金属或金属合金；第二构件，该第二构件包含与所述第一构件的所述金属或所述金属合金不同的金属或金属合金；以及第三构件，该第三构件将所述第一构件结合至第二构件，其中，该第三构件包含高熵合金。可选地，所述高熵合金可以具有大于1.3R的混合熵，并且可选地可以具有大于1.5R的混合熵。可选地，所述高熵合金包含至少四种元素，每种元素在所述高熵合金中存在的量为从5到35原子％。可选地，所述至少四种元素中的在所述高熵合金中的存在量均为从5到35原子％的两种元素包括Fe和Cr，并且Fe和Cr的量相对于彼此的变化不大于5原子％；可选地，所述至少四种元素中的在所述高熵合金中的存在量均为从5到35原子％的两种元素包括Fe和Ni，并且Fe和Ni的量相对于彼此的变化不大于5原子％；可选地，所述至少四种元素中的在所述高熵合金中的存在量均为从5到35原子％的两种元素包括Cr和Ni，并且Cr和Ni的量相对于彼此的变化不大于5原子％；可选地，所述至少四种元素中的在所述高熵合金中的存在量均为从5到35原子％的两种元素包括Fe和Al，并且Fe和Al的量相对于彼此的变化不大于5原子％；可选地，所述至少四种元素中的在所述高熵合金中的存在量均为从5到35原子％的两种元素包括Al和Ni，并且Al和Ni的量相对于彼此的变化不大于5原子％；并且可选地，所述至少四种元素中的在所述高熵合金中的存在量均为从5到35原子％的两种元素包括Al和Cr，并且Al和Cr的量相对于彼此的变化不大于5原子％。可选地，所述至少四种元素中的在所述高熵合金中的存在量均为从5到35原子％的三种元素包括Fe、Ni和Cr，并且Fe、Ni和Cr的量相对于彼此的变化不大于5原子％；可选地，所述至少四种元素中的在所述高熵合金中的存在量均为从5到35原子％的三种元素包括Fe、Al和Ni，并且Fe、Al和Ni的量相对于彼此的变化不大于5原子％；可选地，所述至少四种元素中的在所述高熵合金中的存在量均为从5到35原子％的三种元素包括Al、Ni和Cr，并且Al、Ni和Cr的量相对于彼此的变化不大于5原子％；并且可选地，所述至少四种元素中的在所述高熵合金中的存在量均为从5到35原子％的三种元素包括Fe、Cr和Al，并且Fe、Cr和Al的量相对于彼此的变化不大于5原子％。根据一个实施方式，提供了一种制造多材料部件的方法，该方法包括：提供第一构件，该第一构件包含金属或金属合金；提供第二构件，该第二构件包含与所述第一构件的所述金属或所述金属合金不同的金属或金属合金；以及利用包含高熵合金的第三构件将所述第一构件结合至第二构件以形成所述多材料部件。可选地，利用所述第三构件将所述第一构件结合至所述第二构件的步骤包括：将所述第三构件定位在所述第一构件和所述第二构件之间；以及将所述第一构件点焊至所述第三构件，并且将所述第二构件点焊至所述第三构件。可选地，所述第三构件是消耗材料，并且利用所述第三构件将所述第一构件结合至所述第二构件的步骤包括：将所述消耗材料熔化以将所述高熵合金沉积在所述第一构件和所述第二构件上。可选地，所述高熵合金本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多材料部件，该多材料部件包括：第一构件，该第一构件包含金属或金属合金；第二构件，该第二构件包含与所述第一构件的所述金属或所述金属合金不同的金属或金属合金；以及第三构件，该第三构件将所述第一构件结合至所述第二构件，该第三构件包含高熵合金。

【技术特征摘要】
2016.08.04 US 62/371,032;2016.09.16 US 62/395,790;1.一种多材料部件，该多材料部件包括：第一构件，该第一构件包含金属或金属合金；第二构件，该第二构件包含与所述第一构件的所述金属或所述金属合金不同的金属或金属合金；以及第三构件，该第三构件将所述第一构件结合至所述第二构件，该第三构件包含高熵合金。2.根据权利要求1所述的多材料部件，其中，所述高熵合金包含至少四种主量元素，并且所述至少四种主量元素中的每种主量元素都构成所述高熵合金的5到35原子％。3.根据权利要求2所述的多材料部件，其中，所述至少四种主量元素中的每种主量元素的相对量的变化不大于5原子％。4.根据权利要求2所述的多材料部件，其中，所述高熵合金包含Fe、Ni和Cr作为主量元素。5.根据权利要求2所述的多材料部件，其中，所述高熵合金包括从由Fe、Co、Ni、Hf、Si、B、Cu、Al、Mg、W、Ta、Nb、Cr、Sn、Zr、Ti、Pd、Au、Pt、Ag、Ru、Mo、V、Re、Bi、Cd、Pb、Ge、Sb、Zn和Mn构成的组选择的至少一种微量元素，并且所述至少一种微量元素构成所述高熵合金的0.1至5原子％。6.根据权利要求1所述的多材料部件，其中，所述高熵合金由单相固溶体构成，并且所述高熵合金为FCC结构。7.根据权利要求1所述的多材料部件，其中，所述第三构件至少部分地定位在所述第一构件和所述第二构件之间，并且所述第一构件被点焊至所述第三构件，所述第二构件被点焊至所述第三构件。8.根据权利要求7所述的多材料部件，其中，所述第三构件为片材。9.根据权利要求1所述的多材料部件，其中，所述高熵合金具有大于1.3R的混合熵。10.根据权利要求1所述的多材料部件，其中，所述高熵合金具有大于1.5R的混...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡建勋，E·沃克，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP