[发明专利]多材料部件及其制造方法

说明书

提供了一种通过高熵合金接合的多材料部件，以及通过用高熵合金接合材料来制造多材料部件以减少或消除液态金属脆化(LME)裂纹的方法。

相关申请的交叉引用

本申请为2017年7月26日提交的标题为“MULTI-MATERIAL COMPONENT ANDMETHODS OF MAKING THEREOF”的美国专利申请序列号15/660,025的部分继续申请，后者要求2016年8月4日提交的标题为“MULTI-MATERIAL COMPONENT AND METHODS OF MAKINGTHEREOF,AND A CONSUMABLE WELDING FILLER AND METHODS OF MAKING AND USINGTHEREOF”的美国临时专利申请序列号62/371,032、2016年9月16日提交的标题为“MULTI-MATERIAL COMPONENT AND METHODS OF MAKING THEREOF,AND ACONSUMABLE WELDINGFILLER AND METHODS OF MAKING AND USING THEREOF”的美国临时专利申请序列号62/395,790和2017年6月27日提交的标题为“MULTI-MATERIAL COMPONENT AND METHODS OFMAKING THEREOF”的美国临时专利申请序列号62/525,314的权益。本申请还要求2019年2月7日提交的标题为“MULTI-MATERIAL COMPONENT AND METHODS OF MAKING THEREOF”的美国临时专利申请序列号62/802,556、2019年4月12日提交的标题为“MULTI-MATERIALCOMPONENT AND METHODS OF MAKING THEREOF”的美国临时专利申请序列号62/833,435和2019年11月8日提交的标题为“MULTI-MATERIAL COMPONENT AND METHODS OF MAKINGTHEREOF”的美国临时专利申请序列号62/933,076的权益。每个上述申请的公开内容通过引用并入本文。

背景技术

对于减轻车辆质量来说，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性质的差异而使得异种材料的接合可能成问题。例如，将铝或铝基合金接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性质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退化和电偶腐蚀。

另外，当使用电阻点焊来将具有含锌(Zn)涂层的铁或钢部分如镀锌和/或镀锌退火的铁或钢接合至其他铁或钢部分和/或至异种材料时，涂层的低熔点以及由焊接电极施加的载荷可能会导致Zn向铁和/或钢中的扩散，从而导致液态金属脆化(LME)开裂。

发明内容

总的来说，提供了一种可用于接合异种或相似金属或金属合金的高熵合金(HEA)，其中所述金属或金属合金中的一种或多种包含具有涂层的铁和/或钢，其中所述涂层包含Zn(或者在本文中称为“Zn涂层”)。根据一些方面，Zn涂层可为金属或金属合金涂层，其包含超过约50重量/重量％的金属或金属合金，任选地超过约75重量/重量％、任选地超过约90重量/重量％、任选地超过约95重量/重量％、任选地超过约99重量/重量％。根据一些方面，Zn涂层可由金属或金属合金组成。根据一些方面，Zn涂层可对应于已经镀锌和/或镀锌退火的材料涂层。根据一些方面，提供了一种HEA，其可用于将具有Zn涂层的第一铁和/或钢与任选地具有Zn涂层的第二铁和/或钢接合，和/或用于将具有Zn涂层的第一铁和/或钢与另一金属或金属合金接合。高熵合金将促进固溶体的形成并抑制金属间化合物，尤其是在高温下。因此，高熵合金提供了用于接合异种材料的焊接接头的机械强度和耐腐蚀性。在电阻点焊过程中，高熵合金可额外地或替代地减少锌向铁和/或钢中的扩散，这可减少或消除LME开裂。