Prášok CoCrFeNi

Přehled prášku CoCrFeNi

Prášek CoCrFeNi, známý také jako prášek CoCrFeNiMn nebo prášek slitiny s vysokou entropií (HEA), označuje materiál složený z prvků kobalt, chrom, železo a nikl v téměř ekviatomických poměrech. Tento nový prášek ze slitiny vykazuje výjimečné vlastnosti ve srovnání s konvenčními slitinami a získal významný zájem pro různé aplikace.

Mezi klíčové vlastnosti práškového materiálu CoCrFeNi patří:

• Vysoká konfigurační entropie s vynikající tvrdostí, pevností, odolností vůči korozi a teplotní stabilitou
• Jednotná struktura mikromřížky FCC s pevným roztokem
• Výborná kombinace pevnosti a tvárnosti
• Vysoká odolnost proti lomu
• Dobrá obrábětelnost a tvářitelnost
• Odolnost proti změkčování při zvýšených teplotách
• Přizpůsobitelné pomocí drobných přídavků prvků, jako je mangan

Jedinečná porucha v uspořádání atomů CoCrFeNi uděluje vynikající mechanické vlastnosti. Téměř stejné koncentrace hlavních prvků brání pohybu dislokací, čímž se zlepšuje tvrdost. Vícefázová struktura poskytuje zesílení pevného roztoku prostřednictvím deformačních účinků mřížky.

Složení prášku CoCrFeNi

Složení prášku CoCrFeNi HEA lze přizpůsobit, obecně ale obsahuje:

Element	Obvyklý rozsah složení
Kobalt (Co)	20–35 at.%
Chrom (Cr)	20–35 at.%
Železo (Fe)	20–35 at.%
Nikl (Ni)	20–35 at.%

Ekviatomický poměr poskytuje maximální konfigurační entropii, ale menší odchylky významně neovlivňují vlastnosti. Přídavky 1-2 at.% manganu jsou běžné pro další zlepšení vlastností prostřednictvím zjemnění zrna a zpevnění srážením.

Vlastnosti prášku CoCrFeNi

Prášek slitiny CoCrFeNi vykazuje jedinečnou kombinaci vynikajících vlastností:

Nemovitost	Hodnoty
Hustota	7,5-8,3 g/cm3
Teplota tání	1200¡«C
Mikrotvrdost	2,5–4 GPa
Maximální pevnost v tahu	500–1300 MPa
Mez kluzu	200–1100 MPa
Prodloužení	10-60%
Youngův modul	150-250 GPa
Modul pružnosti ve smyku	65-85 GPa
Poissonův poměr	0.21-0.33
Houževnatost lomu	>100 MPa©|m
Tepelná vodivost	10–30 W/mK
Elektrický odpor	70-100 n´Îm
Odolnost proti korozi	Vynikající v různých prostředích

Visoká tvrdost pramení z pevnosti tuhostného roztoku, zatímco struktura FCC propůjčuje dobrou tažnost. Vlastnosti mohou být upraveny prostřednictvím úprav složení a zpracování.

Vlastnosti prášku CoCrFeNi

Mezi některé výrazné vlastnosti slitinového prášku CoCrFeNi patří:

• Jednofázová FCC struktura bez intermetalických fází
• Žíhání dvojčat a závad ve stohování
• Equiaxed práškový morfologie s dobrou tekutostí
• Distribuce velikosti částic v rozsahu 15-150 Ã×m
• Vysoká čistota a nízký obsah kyslíku
• Tvar práškových částic kulovitý, povrch prášku hladký
• Přizpůsobitelná velikost, tvar a složení prášku

Prášek vykazuje vysokou chemickou homogenitu s rovnoměrným rozdělením legujících prvků. Tvar kuliček zajišťuje dobré balení a vlastnosti tekutosti.

Použití CoCrFeNi prášku

Výjimečná kombinace pevnosti, houževnatosti a zpracovatelnosti prášku CoCrFeNi jej činí vhodným pro:

Aditivní výroba: Vynikající tisknutelnost vzhledem k dobrým charakteristikám průtoku a tavení. Používá se pro letecký průmysl, tvorbu nástrojů a biomedicínské implantáty.

Povlaky z tepelně nanášených postřiků: Odolnost proti opotřebení, korozi a teplotnímu změkčování. Potahové hmoty pro mechanické, lodní a chemické aplikace.

Vývoj slitin: Základní materiál pro nové slitiny s vysokou entropií s přísadami Al, Ti atd.

Metal Injection Molding: Vysoce tuhé díly s dobrou rozměrovou stabilitou pro letecký a automobilový průmysl.

Metalurgie prášků: Vysoce výkonné díly z práškové metalurgie s vyváženou pevností a tažností.

Kryogenní aplikace: Udržení tažnosti a houževnatosti při teplotách pod nulou.

Specifikace prášku CoCrFeNi

Prášek slitiny CoCrFeNi je k dispozici v různých velikostních rozmezích, složeních a formách:

Parametr	Varianty
Rozsah velikostí	15-25 µm, 25-45 µm, 45 -75 µm, 75-105 µm, 105-150 µm
Kompozice	Ekviatomické, vlastní poměry prvků
Prášková forma	Kuličkový, nepravidelný
Způsob výroby	Plynová/vodní atomizace, mechanické legování
Formulář Dodávky	Volné prášky, spékané předlisky

Větší velikosti prášku 45-150 Ã ×m jsou preferovány pro tepelné stříkání a vstřikování kovů. Jemnější velikosti 15-45 Ã ×m se používají pro aditivní výrobu. Velikost, tvary, obsah kyslíku a tekutost prášku lze upravovat dle potřeb.

Dodavatelé prášku CoCrFeNi

Mezi přední světové dodavatele prášků ze slitiny s vysokou entropií CoCrFeNi patří:

Společnost	výrobní kapacita	Umístění
Sandvik	200 tun ročně	Švédsko
Praxair	150 tun ročně	USA
Hoganas	100 tun ročně	Švédsko
CNPC Prášek	50 tun ročně	Čína
Carpenter Technologies	40 tun za rok	USA

Prášky jsou všeobecně vyráběny metodami plynové nebo vodní atomizace. Od těchto dodavatelů je možné získat vlastní složení a velikost prášku.

cena

Velikost prášku	Cenové rozpětí
15–45 mikronů	150–200 Kč za kg
45-105 mikronů	100–150 Kč/kg
105–150+ mikronů	80-120 CZK za kg

Větší velikosti prášku jsou levnější díky vyšším výrobním rychlostem při atomizaci. Speciální slitiny a složení jsou dražší. Ceny prášku klesají kvůli rostoucí tržní konkurenci a kapacitě.

Výhody a nevýhody prášku CoCrFeNi

Výhody	Omezení
Vynikající pevnost a tvrdost	Vysoké náklady na materiály kvůli Co a Ni
Vynikající tažnost a houževnatost	Omezená data o dlouhodobé výkonnosti
Skvělá vyrobitelnost pomocí AM, MIM, PM	Řešení problémů s zpracováním pomocí mikrostrukturální regulace
Tepelná a mikrostrukturální stabilita	Kompozice musí být přesně kontrolována
Vysoká odolnost proti korozi a opotřebení	Nižší zpracovatelnost než u běžných slitin
Zachovává si pevnost při zvýšených teplotách	Často vyžaduje následné zpracování HIP

Prášok HEA CoCrFeNi umožňuje použít komponenty s bezkonkurenční kombinací vlastností. Náklady na materiál a zpracování jsou však vysoké. Mikrostruktura a vlastnosti velmi závisejí na přesné kontrole složení.

Srovnání s alternativami

Vs. nerezové ocelové prášky

• Vyšší pevnost a tvrdost
• Vynikající odolnost proti opotřebení a korozi
• Vyšší cena základního materiálu
• Nižší zpracovatelnost a svařitelnost

Vs. práškové nástrojové ocele

• Lepší tvárnost a houževnatost při lomu
• Nižší dlouhodobá pevnost při vysoké teplotě
• Méně zavedené metody zpracování
• Omezená velikost a varianta slitiny

Vs. prášky ze super slitiny Inconel

• Srovnatelná pevnost při vysokých teplotách
• Levnější materiál
• Kratší historie výkonů
• Omezená mikrostrukturální stabilita při velmi vysokých teplotách

Časté dotazy

Q: Co je prášek s vysokou entropií slitiny (HEA)?

A: Prášok HEA obsahuje více hlavních prvků v téměř ekviatomických poměrech, aby produkovaly výjimečné vlastnosti jako síla, tažnost a stabilita. Prášek CoCrFeNi je předním HEA.

Q: Jaké jsou typické dostupné velikosti prášku CoCrFeNi?

A: Běžné rozsahy velikostí částic činí 15–45 µm pro AM, 45–105 µm pro tepelné stříkání a 105–150 µm pro MIM a jiné aplikace. Lze přizpůsobit jemnější a hrubší velikosti.

Otázka: Co ovlivňuje cenu prášku slitiny CoCrFeNi?

A: Cena se stanovuje v závislosti na velikosti prášku, složení, čistotě, způsobu výroby a množství objednaného zboží. Větší velikosti nad 100 µm jsou levnější. Malé doplňky či užší rozsahy složení cenu zvyšují.

Otázka: Jak je vyroben prášek z vysoko entropických slitin CoCrFeNi?

Hlavními způsoby výroby jsou plynová a vodní atomizace. Prášek lze vyrobit také mechanickým legování nebo kryomletím předlegovaných ingotů.

Dotaz: Jaké existují příklady aplikací práškové slitiny CoCrFeNi?

A: Hlavní využití jsou aditivní výroba nástrojů a součástek do leteckého průmyslu, tepelně stříkané povlaky odolné proti opotřebení/korozi, vývoj slitin, vstřikové lisování kovů automobilových dílů a prášková metalurgie vysoce výkonných součástí.

Q: Jaké jsou klíčové vlastnosti prášku CoCrFeNi HEA?

A: Ve srovnání s běžnými slitinami vykazuje výjimečnou kombinaci vysoké pevnosti, tvrdosti, tažnosti, odolnosti proti lomu, tepelné stability a odolnosti proti korozi.

Q: Jaké jsou limity prášku CoCrFeNi?

A: Nevýhody zahrnují vysoké základní náklady na materiál, výzvy při ovládání mikrostruktury během zpracování, omezená dostupnost dat o dlouhodobém výkonu a snížená svařitelnost ve srovnání s ocelemi.

Otázka: Jak prach z CoCrFeNi srovná s nástrojovou ocelí a nerezovou ocelí?

A: Má podstatně vyšší pevnost a tvrdost, ale horší zpracovatelnost než nerezové oceli. Ve srovnání s nástrojovými ocelemi má vynikající houževnatost a tažnost.

Otázka: Je CoCrFeNi vhodný pro kryogenní aplikace?

A: Ano, při teplotách pod bodem mrazu si zachovává dobrou tažnost a houževnatost, zatímco tradiční slitiny se stávají křehkými. To z něj činí užitečný materiál pro kryogenní zařízení.

Otázka: Je možné upravit složení prášku CoCrFeNi?

A: Ano, dodavatelé mohou zajistit nestandardní poměry prvků mimo ekviatomární složení. Běžné úpravy jsou 1–2 at.% přídavek Mn nebo Co pro přizpůsobení vlastností.