Polvo de CoCrFeNi

Resumen del polvo de CoCrFeNi

El polvo de CoCrFeNi, también conocido como polvo de CoCrFeNiMn o polvo de aleación de alta entropía (HEA), se refiere a un material compuesto de elementos de cobalto, cromo, hierro y níquel en proporciones casi equiatómicas. Este nuevo polvo de aleación presenta propiedades excepcionales en comparación con las aleaciones convencionales y ha generado un interés significativo para diversas aplicaciones.

Algunas características clave del polvo de CoCrFeNi son:

• Alta entropía configuracional que lleva a resistencia, dureza, estabilidad térmica y resistencia a la corrosión sobresalientes
• Microestructura de fase FCC de solución sólida única
• Excelente combinación de resistencia-ductilidad
• Alta resistencia a la fractura
• Buena maquinabilidad y conformabilidad
• Resistencia al ablandamiento a temperaturas elevadas
• Personalizable con pequeñas adiciones de elementos como el manganeso

El desorden exclusivo en la disposición atómica de CoCrFeNi otorga un desempeño mecánico superior. Las concentraciones cuasi-iguales de los elementos principales obstaculizan el movimiento de dislocación, lo que mejora la dureza. La estructura multifásica proporciona una solución sólida reforzada a través de los efectos de la tensión de celosía.

Composición del polvo de CoCrFeNi

La composición del polvo HEA CoCrFeNi se puede adaptar, pero generalmente consta de:

Elemento	Rango de composición típico
Cobalto (Co)	20-35 at.%
Cromo (Cr)	20-35 at.%
Hierro (Fe)	20-35 at.%
Níquel (Ni)	20-35 at.%

La relación estequiométrica brinda una entropía configuracional máxima, pero las desviaciones menores no afectan significativamente las propiedades. Es común agregar entre 1 y 2% atómico de manganeso para mejorar aún más las propiedades mediante el refinamiento de grano y el endurecimiento por precipitación.

Propiedades del polvo CoCrFeNi

El polvo de la aleación CoCrFeNi exhibe una combinación única de excelentes propiedades:

Propiedad	Valores
Densidad	7,5-8,3 g/cm3
Punto de Fusión	1200 a. C.
Microdureza	2,5-4 GPa
Resistencia última a la tracción	500-1300 MPa
Resistencia elástica	200-1100 MPa
Elongación	10-60%
Módulo de Young	150-250 GPa
Módulo cortante	65–85 GPa
Coeficiente de Poisson	0.21-0.33
Tenacidad a la fractura	>100 MPa©/m
Conductividad térmica	10-30 W/mK
Resistividad eléctrica	70-100 no es lo máximo
Resistencia a la corrosión	Excelente en distintos ambientes

La gran dureza surge del fortalecimiento de la solución sólida, mientras que la estructura CFC imparte buena ductilidad. Las propiedades se pueden ajustar mediante cambios de composición y procesamiento.

Características del polvo de CoCrFeNi

Algunas características destacadas del polvo de aleación CoCrFeNi incluyen:

• Estructura FCC monofásica sin fases intermetálicas
• Maclas de recocido y fallas de apilamiento presentes
• Morfología de polvo equiaxial con buena fluidez
• Distribución del tamaño del polvo que van desde 15-150 Ã×m
• Alta pureza con bajo contenido de oxígeno
• Forma esférica del polvo y superficie lisa
• Tamaño, forma y composición del polvo personalizables

El polvo exhibe una homogeneidad química alta con una distribución uniforme de los elementos aleados. La morfología esférica proporciona una buena compactación y características de flujo.

Aplicaciones del polvo CoCrFeNi

La excepcional combinación de resistencia, tenacidad y manejabilidad del polvo de CoCrFeNi lo hace adecuado para:

Fabricación aditiva: Excelente imprimibilidad debido a sus buenas características de flujo y fusión. Se utiliza para los sectores aeroespacial, de herramientas e implantes biomédicos.

Recubrimientos de aerosol térmicos: Resistencia al desgaste, la corrosión y al ablandamiento térmico. Recubrimientos para aplicaciones mecánicas, marinas y químicas.

Desarrollo de Aleaciones: Materiales base para nuevas aleaciones de alta entropía con adiciones de Al, Ti, etc.

Moldeo por Inyección de Metal: Piezas de alta rigidez con buena estabilidad dimensional para aviación y automoción.

Metalurgia de polvos: Piezas P/M de alto rendimiento con resistencia y ductilidad equilibrados.

Aplicaciones criogénicas: Conservación de la ductilidad y tenacidad a temperaturas bajo cero.

Especificaciones del polvo CoCrFeNi

El polvo de aleación CoCrFeNi está disponible en distintos rangos de dimensiones, composiciones y formas:

Parámetro	Variantes
Rango de tamaños	15-25 µm, 25-45 µm, 45-75 µm, 75-105 µm, 105-150 µm
Composición	Proporciones elementales equitativas y personalizadas
Forma en polvo	Esférica, irregular
Método de producción	Gas/agua pulverizado, aleación mecánica
Formularios de suministro	Polvos, preformas sinterizadas

Los tamaños de polvo más grandes de 45-150 Ã×m son preferidos para la pulverización térmica y el moldeo por inyección de metal. Los tamaños de 15-45 Ã×m más finos se utilizan para la manufactura aditiva. Los polvos se pueden personalizar en forma, tamaño, contenido de oxígeno y fluidez.

Proveedores de polvo de CoCrFeNi

Algunos de los principales proveedores globales de polvo de aleación de alta entropía CoCrFeNi incluyen:

Compañía	capacidad de producción	Ubicación
Sandvik	200 toneladas por año	Suecia
Praxair	150 toneladas por año	EE. UU.
Hoganas	100 toneladas por año	Suecia
Polvo de CNPC	50 toneladas por año	China
Carpenter Technologies	40 toneladas por año	EE. UU.

Los polvos generalmente se producen a través de métodos de atomización de agua o gas. Es posible obtener composiciones y tamaños de polvo personalizados de estos proveedores.

Precios

Tamaño del polvo	Rango de precios
15-45 micras	150-200 dólares por kg
45-105 micrones	$100-150 por kg
105-150+ micras	80-120 por kg

Los polvos de mayor tamaño son más baratos debido a las mayores tasas de producción en la atomización. Las aleaciones y composiciones personalizadas tienen precios más altos. Los precios de los polvos han ido disminuyendo debido a la creciente competencia y capacidades del mercado.

Ventajas y desventajas del polvo CoCrFeNi

Ventajas	Limitaciones
Excelente resistencia y dureza	Costes elevados de material debido al Co y Ni
Excelente ductilidad y dureza	Datos limitados sobre el rendimiento a largo plazo
Buena fabricabilidad mediante AM, MIM y PM	Desafíos frente al procesamiento con control microestructural
Estabilidad térmica y microestructural	La composición debe controlarse con precisión.
Alta resistencia a la corrosión y al desgaste	Procesabilidad menor que las aleaciones convencionales
Mantiene la fuerza a temperaturas elevadas	A menudo requiere un post-procesamiento de la HIP

El polvo CoCrFeNi HEA permite componentes con combinaciones de propiedades inigualables. Sin embargo, el material y los costos de procesamiento son elevados. La microestructura y las propiedades dependen en gran medida del control preciso de la composición.

Comparación con alternativas

Vs. Polvos de acero inoxidable

• Mayor resistencia y dureza
• Resistencia al desgaste y la corrosión superior
• El material base es más costoso
• Menor procesabilidad y soldabilidad

Vs. Polvos de acero para herramientas

• Mejor ductilidad y tenacidad de fractura
• Resistencia inferior a altas temperaturas
• Métodos de procesamiento menos establecidos
• Limitaciones de tamaño y disponibilidad de variantes de aleación

Vs. Polvos de superaleación Inconel

• Resistencia de alta temperatura comparable
• Material de menor costo
• Menos historial de rendimiento
• Estabilidad microestructural restringida a temperaturas muy elevadas

Preguntas frecuentes

P: Qué es el polvo metálico de alta entropía (HEA).

A: El polvo HEA contiene varios elementos principales en proporciones casi equiatómicas para producir propiedades excepcionales de resistencia, ductilidad y estabilidad. El polvo CoCrFeNi es un HEA líder.

P: ¿Cuáles son los tamaños típicos de polvo de CoCrFeNi disponibles?

A: Los rangos de tamaño común son de 15 a 45 µm para AM, de 45 a 105 µm para pulverización térmica y de 105 a 150 µm para MIM y otras aplicaciones. Se pueden personalizar tamaños más finos o más gruesos.

P: ¿Qué afecta al precio del polvo de aleación CoCrFeNi?

R: El precio se determina según el tamaño del polvo, la composición, pureza, el método de producción y la cantidad del pedido. Los tamaños más grandes de más de 100 ×m son menos costosos. Los agregados menores o rangos de composición más ajustados aumentarán los costos.

P: ¿Cómo se produce el polvo de HEA CoCrFeNi?

A: La atomización de gas y la atomización por agua son los métodos de producción más importantes. El polvo también se puede hacer mediante la aleación mecánica o la criomolienda de lingotes previamente aleados.

P: ¿Cuáles son algunas aplicaciones de muestra del polvo CoCrFeNi?

R: Los principales usos son la fabricación aditiva de herramientas y componentes aeroespaciales, revestimientos de rociado térmico para resistencia al desgaste y la corrosión, desarrollo de aleaciones, moldeo por inyección de metal de partes automotrices y pulvimetalurgia de componentes de alto rendimiento.

P: ¿Cuáles son las propiedades clave del polvo HEA CoCrFeNi?

A: Presenta una excepcional combinación de alta resistencia, dureza, ductilidad, tenacidad a la fractura, estabilidad térmica y resistencia a la corrosión en comparación con las aleaciones convencionales.

P: ¿Cuáles son las limitaciones del polvo de CoCrFeNi?

A: Desventajas: alto costo del material base, desafíos de procesamiento para controlar la microestructura, datos limitados del desempeño a largo plazo, soldabilidad reducida comparada con los aceros

P: ¿Cómo se compara el polvo CoCrFeNi con los aceros para herramientas y los aceros inoxidables?

A: Posee una resistencia y dureza mucho más altas, pero una menor procesabilidad que los aceros inoxidables. En comparación con los aceros para herramientas, proporciona una mayor resistencia a la fractura y ductibilidad.

Q: ¿Es CoCrFeNi adecuado para aplicaciones criogénicas?

A: Sí, conserva buena ductilidad y tenacidad a temperaturas bajo cero mientras que las aleaciones convencionales se vuelven frágiles. Esto lo hace útil para equipos criogénicos.

P: ¿Se puede personalizar la composición del polvo CoCrFeNi?

A: Sí, los proveedores pueden proporcionar relaciones elementales personalizadas más allá de la composición equimolar. Los ajustes comunes son adicionaciones de 1-2 % at. de Mn o Co para ajustar las propiedades.