Polvere CoCrFeNi

Panoramica sulla polvere di CoCrFeNi

Polvere CoCrFeNi, nota anche come polvere di CoCrFeNiMn o polvere di lega ad alta entropia (HEA), è un materiale composto da elementi di cobalto, cromo, ferro e nichel in rapporti quasi-stechiometrici. Questa innovativa polvere di lega ha proprietà eccezionali rispetto alle leghe convenzionali e ha attirato un notevole interesse per varie applicazioni.

Alcune funzionalità chiave della polvere di CoCrFeNi includono:

• Elevata entropia configurazionale che porta a straordinaria resistenza, durezza, stabilità termica e resistenza alla corrosione
• Microstruttura di fase FCC monosolida a soluzione solida
• Eccellente combinazione di resistenza e duttilità
• Elevata tenacità della frattura
• Buona lavorabilità e deformabilità
• Resistenza all'ammorbidimento a temperature elevate
• Personalizzabile con piccole aggiunte di elementi come il manganese

Lo sfasamento unico nella disposizione atomica di CoCrFeNi conferisce elevate prestazioni meccaniche. Le concentrazioni quasi uguali degli elementi principali ostacolano il movimento di dislocazione, aumentando la durezza. La struttura multifase fornisce rafforzamento della soluzione solida attraverso gli effetti di deformazione reticolare.

Composizione della polvere CoCrFeNi

La composizione della polvere CoCrFeNi HEA può essere personalizzata, ma in genere consiste in:

Elemento	Gamma di composizione tipica
Cobalto (Co)	20-35 atomi %
Cromo (Cr)	20-35 atomi %
Ferro (Fe)	20-35 atomi %
Nichel (Ni)	20-35 atomi %

La proporzione equiatomica fornisce la massima entropia configurazionale ma piccole variazioni non influenzano le proprietà in modo significativo. È comune aggiungere l'1-2 atomi % di manganese per migliorare ulteriormente le proprietà tramite la raffinazione dei grani e il rinforzo per precipitazione.

Proprietà della polvere di CoCrFeNi

La polvere di lega CoCrFeNi mostra una combinazione unica di proprietà eccezionali:

Proprietà	Valori
Densità	7,5-8,3 g/cm³
Punto di fusione	1200 €
Microdurezza	2,5-4 GPa
Resistenza alla trazione massima	500-1300 MPa
Limite di snervamento	200-1100 MPa
Allungamento	10-60%
Modulo di Young	150-250 GPa
The translation of "Shear Modulus" into Italian is "Modulo di Taglio."	65-85 GPa
Rapporto di Poisson	0.21-0.33
Tenacità alla frattura	> 100 MPa©|m
Conduttività termica	10-30 W/mK
Resistività elettrica	70-100 n´Îm
Resistenza alla corrosione	Eccellente in vari ambienti

L'elevata durezza è dovuta al rafforzamento della soluzione solida, mentre la struttura FCC conferisce una buona duttilità. Le proprietà possono essere modificate tramite aggiustamenti della composizione ed elaborazione.

Caratteristiche della polvere di CoCrFeNi

Alcune caratteristiche salienti della polvere in lega di CoCrFeNi includono:

• Struttura cubica a facce centrate monofase priva di fasi intermetalliche
• Presenti gemelli di ricottura e guasti di accatastamento
• Morfologia della polvere equiaxiale con buona scorrevolezza
• Dimensione della distribuzione della polvere che va da 15 a 150 Ã×m
• Alta purezza con basso contenuto di ossigeno
• Forma sferica in polvere e superficie liscia
• Dimensioni, forma e composizione della polvere personalizzabili

La polvere presenta un'elevata omogeneità chimica con una distribuzione uniforme degli elementi di lega. La morfologia sferica fornisce buone caratteristiche di riempimento e di flusso.

Applicazioni della polvere di CoCrFeNi

La combinazione eccezionale di resistenza, durezza e lavorabilità della polvere CoCrFeNi la rende adatta per:

Additive Manufacturing: Eccellente stampabilità grazie a un buon flusso e buone caratteristiche di fusione. Usato per componentistica aerospaziale, utensili e impianti biomedici.

Rivestimenti tramite spruzzatura termica: Resistenza all'usura, alla corrosione e all'ammorbidimento termico. Rivestimenti per applicazioni meccaniche, marine e chimiche.

Sviluppo Leghe: Materiale di base per nuove leghe ad alta entropia con aggiunte di Al, Ti, ecc.

Stampaggio a iniezione di metallo: Parti ad alta rigidezza con buona stabilità dimensionale per l'aviazione e l'automotive.

Metallurgia delle polveri Componenti in P/M ad alte prestazioni con resistenza e duttilità bilanciate.

Applicazioni criogeniche: Ritenzione di duttilità e tenacità a temperature sottozero.

Specifiche della polvere CoCrFeNi

La polvere in lega CoCrFeNi è disponibile in varie gamme di dimensioni, composizioni e forme:

Parametro	Varianti
Intervallo delle dimensioni	15-25 µm, 25-45 µm, 45-75 µm, 75-105 µm, 105-150 µm
Composizione	Proporzioni elementali personalizzate eforhold d'equiatomici
Forma in polvere	Sferica, irregolare
Metodo di produzione	Atomizzazione a gas/acqua, lega meccanica
Modulo di fornitura	Polvere sciolta, preforme sinterizzate

Le dimensioni più grandi per le polveri di 45-150 Ãx m sono preferite per lo spray termico e lo stampaggio a iniezione di metalli. Le dimensioni più piccole di 15-45 Ãx m sono usate per la fabbricazione additiva. Le polveri possono essere personalizzate in forma, dimensione, contenuto di ossigeno e fluidità.

Fornitori di polvere CoCrFeNi

Tra i principali fornitori globali di polvere di lega ad alta entropia CoCrFeNi ci sono:

Azienda	capacità produttiva	Ubicazione
Sandvik	200 tonnellate all'anno	Svezia
Praxair	150 tonnellate all'anno	USA
Hoganas	100 tonnellate all'anno	Svezia
Polvere CNPC	50 tonnellate all'anno	Cina
Carpenter Technologies	40 tonnellate all'anno	USA

Le polveri vengono generalmente prodotte tramite processi di polverizzazione con gas o acqua. Questi fornitori possono fornire composizioni e dimensioni di polvere personalizzate.

tariffazione

Granulometria	Fascia di prezzo
15-45 micron	150-200$ al kg
45-105 micron	$100-150 al kg
105-150+ micron	80-120 $ per kg

Le dimensioni maggiori della polvere sono più economiche a causa degli elevati tassi di produzione nell'atomizzazione. Le leghe e le composizioni personalizzate sono più costose. I prezzi delle polveri sono diminuiti a causa della crescente concorrenza di mercato e delle capacità.

Pro e contro di CoCrFeNi in polvere

Vantaggi	Limitazioni
Resistenza e durezza eccellenti	Elevati costi dei materiali dovuti al Co e al Ni
Eccellente duttilità e tenacità	Dati limitati sulle prestazioni a lungo termine
Buona fabbricazione tramite AM, MIM, PM	Sfide di elaborazione con controllo microstrutturale
Stabilità termica e microstrutturale	La composizione deve essere controllata con precisione.
Elevata resistenza alla corrosione e all'usura	Lavorabilità inferiore rispetto alle leghe tradizionali
Mantiene la resistenza a temperature elevate	Spesso richiede post-elaborazione HIP

La polvere CoCrFeNi HEA consente la produzione di componenti con inarrivabili combinazioni di proprietà. Ciononostante, i costi di produzione e del materiale sono elevati. La microstruttura e le proprietà dipendono fortemente dal preciso controllo della composizione.

Confronto con alternative.

Contro le polveri di acciaio inox

• Resistenza e durezza superiori
• Resistenza superiore all'usura e alla corrosione
• Costi più elevati dei materiali di base
• Minore lavorabilità e saldabilità

Vs. Polveri di acciaio per utensili

• Maggiore duttilità e tenacità alla frattura
• Bassa resistenza alle alte temperature
• Metodi di elaborazione meno consolidati
• Disponibilità limitata di dimensioni e varianti di lega

Contro i superalloy in polvere in Inconel

• Resistenza comparabile alle alte temperature
• Materiali a basso costo
• Cronologia delle prestazioni più breve
• Stabilità microstrutturale limitata a temperature molto elevate

FAQ

Q: Che cosa è una polvere a elevata entropia (HEA)?

A: La polvere HEA contiene più elementi principali in rapporti quasi equatomici, per produrre proprietà eccezionali di resistenza, duttilità e stabilità. La polvere CoCrFeNi è una HEA leader.

D: Quali sono le tipiche dimensioni della polvere di CoCrFeNi disponibile?

A: Gama di dimensioni di fabbricazione comuni 15-45 Ă×m per AM, 45-105 Ă×m per spruzzatura termica e 105-150 Ă×m per MIM e altre applicazioni. Dimensioni più fini e più grossolane possono essere personalizzate.

D: Cosa incide sul prezzo della polvere di lega CoCrFeNi?

R: Il prezzo viene determinato da dimensioni, composizione, purezza, metodo di produzione e quantità ordinata della polvere. Le dimensioni maggiori di 100 µm costano meno. Le aggiunte minori o i range di composizione più stretti fanno aumentare il costo.

D: In che modo viene prodotta la polvere HEA di CoCrFeNi?

A: Atomizzazione a gas e atomizzazione ad acqua sono i principali metodi di produzione. La polvere può essere realizzata anche mediante lega meccanica o criofrantumazione di lingotti prelegati.

Q: Quali sono alcune delle applicazioni di esempio della polvere CoCrFeNi?

A: gli impieghi principali sono la fabbricazione additiva di componenti per utensili e aerospaziali, rivestimenti a spruzzo termico per resistenza all'usura/alla corrosione, sviluppo di leghe, stampaggio a iniezione di metallo di componenti automobilistici e metallurgia delle polveri di componenti ad alte prestazioni.

D: Quali sono le proprietà chiave della polvere HEA di CoCrFeNi?

A: Espone una combinazione eccezionale di elevata resistenza, durezza, duttilità, tenacità alla frattura, stabilità termica e resistenza alla corrosione rispetto alle leghe convenzionali.

D: Quali sono i limiti della polvere CoCrFeNi?

A: Elevato costo dei materiali di base, difficolta' di lavorazione nel controllo della microstruttura, dati prestazionali a lungo termine limitati, minore saldabilità rispetto agli acciai sono alcuni degli svantaggi.

D: Quale paragone c'è tra la polvere CoCrFeNi e gli acciai per utensili e gli acciai inossidabili?

A: Ha una resistenza ed una durezza notevolmente maggiore rispetto agli acciai inossidabili, ma una lavorabilità inferiore. Rispetto agli acciai per utensili, offre una tenacità e una duttilità alla frattura superiori.

D: Il CoCrFeNi è adatto ad applicazioni criogeniche?

A: Sì, mantiene una buona duttilità e tenacità a temperature inferiori allo zero mentre le leghe convenzionali diventano fragili. Ciò lo rende utile per le attrezzature criogeniche.

D: La composizione della polvere CoCrFeNi può essere personalizzata?

A: Sì, i fornitori possono offrire rapporti elementali personalizzati oltre alla composizione equiatomica. Le regolazioni comuni sono aggiunte di 1-2% in peso di Mn o Co per personalizzare le proprietà.