Proszek CoCrFeNi

Przegląd proszku CoCrFeNi

Proszek CoCrFeNi, znany również jako proszek CoCrFeNiMn lub proszek ze stopu o wysokiej entropii (HEA), odnosi się do materiału składającego się z kobaltu, chromu, żelaza i niklu w niemal ekwiatonicznych proporcjach. Ten nowy stop w postaci proszku wykazuje wyjątkowe właściwości w porównaniu do tradycyjnych stopów i wzbudza duże zainteresowanie z uwagi na różne zastosowania.

Niektóre kluczowe cechy proszku CoCrFeNi obejmują:

• Wysoka entropia konfiguracyjna prowadząca do wyjątkowej wytrzymałości, twardości, stabilności cieplnej i odporności na korozję
• Struktura mikrofazowa jednofazowej FCC z pojedynczym roztworem stałym
• Doskonałe połączenie wytrzymałości i plastyczności
• Wysoka odporność na pękanie
• Dobra obrabialność i kształtowalność
• Odporność na zmiękczenie w podwyższonych temperaturach
• Dostosowywalne dzięki dodatkowemu użyciu niewielkich ilości pierwiastków, takich jak mangan

Unikalne nieuporządkowanie w układzie atomów CoCrFeNi zapewnia doskonałe osiągi mechaniczne. Prawie równe stężenia głównych pierwiastków utrudniają ruch dyslokacji, poprawiając twardość. Struktura wielofazowa zapewnia wzmocnienie roztworu stałego przez odkształcenia sieci przestrzennej.

Skład proszku CoCrFeNi

Skład proszku CoCrFeNi HEA może być modyfikowany, ale ogólnie obejmuje:

Element	Typowy Zakres Składu
Kobalt (Co)	20-35 at.%
Chrom (Cr)	20-35 at.%
Żelazo (Fe)	20-35 at.%
Nikiel (Ni)	20-35 at.%

Ciasteczkowy stosunek zapewnia maksymalną entropię konfiguracyjną, ale niewielkie dewiacje nie mają istotnego wpływu na właściwości. Dodanie 1-2 at% manganu jest powszechne w celu dalszej poprawy właściwości poprzez ziaren i wzmocnienie wydzielania.

Właściwości proszków CoCrFeNi

Proszek stopowy CoCrFeNi wykazuje wyjątkowe połączenie właściwości znakomitych:

Nieruchomość	Wartości
Gęstość	7,5-8,3 g/cm³
Temperatura topnienia	1200 r. p.n.e
Mikrotwardość	2.5-4 GPa
Maksymalna wytrzymałość na rozciąganie	500-1300 MPa
Wytrzymałość graniczna	200-1100 MPa
Wydłużenie	10-60%
Moduł Younga	150–250 GPa
Moduł ścinania	65-85 GPa
Współczynnik Poissona	0.21-0.33
Wytrzymałość złamania	>100 MPa|m
Przewodność cieplna	10-30 W/mK
Opór elektryczny	70-100 n´Îm
Odporność przeciwkorozyjna	Wysoka wydajność w różnych środowiskach

Wysoka twardość wynika ze wzmocnienia roztworu stałego, podczas gdy struktura FCC zapewnia dobrą ciągliwość. Właściwości można dostosować za pomocą regulacji składu i przetwarzania.

Charakterystyka proszków CoCrFeNi

Niektóre ważne cechy pyłu stopowego CoCrFeNi obejmują:

• Jednofazowa struktura FCC bez faz międzymetalicznych
• Odpróżnienia wyżarzania i usterki ułożenia obecnych
• Morfologia proszku o regularnym kształcie z dobrą płynnością
• Zakres dystrybucji wielkości cząsteczek od 15–150 Å
• Wysoka czystość z niską zawartością tlenu
• Kuliste kształty pyłu i gładka powierzchnia
• Możliwość dostosowania wielkości, kształtu i składu proszku

Proszek wykazuje wysoką jednorodność chemiczną z jednorodnym rozmieszczeniem stopowych elementów. Sferyczny kształt zapewnia dobre właściwości pakowania i przepływu.

Zastosowania proszku CoCrFeNi

Wyjątkowe połączenie wytrzymałości, odporności i zdolności przetwarzania proszku CoCrFeNi powoduje, że jest odpowiedni do:

Produkcja przyrostowa: Doskonała zdolność drukowania dzięki dobrym parametrom płynności i topliwości. Stosowany w przemyśle lotniczym, narzędziowym i do implantów biomedycznych.

Powłoki metodą natrysku termicznego. Odporność na zużycie, korozję i zmiękczanie cieplne. Powłoki do zastosowań mechanicznych, morskich i chemicznych.

Alloy Development: Materiał bazowy dla nowych stopów wysokoentropowych z dodatkiem Al, Ti itp.

Odlewanie Metali pod Ciśnieniem: Sztywne części o dobrej stabilności wymiarowej dla lotnictwa i motoryzacji.

Metalurgia proszków: Wysokosprawne części P/M o zrównoważonej wytrzymałości i ciągliwości.

Zastosowania kriogeniczne: Zachowanie podatności i wytrzymałości na niskie temperatury.

Specyfikacja proszku CoCrFeNi

Proszek stopowy CoCrFeNi jest dostępny w różnych zakresach wielkości, w różnych składach i formach:

Parametr	Warianty
Zakres rozmiarów	15-25 ×m, 25-45 ×m, 45-75 ×m, 75-105 ×m, 105-150 ×m
Kompozycja	Równowagowe, niestandardowe ilości pierwiastków
Kształt proszku	Kulisty, nieregularny
Metoda produkcji	Atomizacja gazowo/wodna, mechaniczna przeróbka plastyczna
Formularz dostawy	Luźny proszek, spieki wstępne

Większe rozmiary proszku 45-150 Ã×m są preferowane do natryskiwania cieplnego i odlewania metalu wtryskowego. Drobniejsze rozmiary 15-45 Ã×m są używane do wytwarzania przyrostowego. Możliwe jest dostosowywanie proszków pod względem kształtu, rozmiaru, zawartości tlenu i zdolności przepływu.

Dostawcy proszku CoCrFeNi

Do wiodących globalnych dostawców proszku stopu wysokoentropijnego CoCrFeNi należą:

Firma	mocy produkcyjne	Lokalizacja
Sandvik	200 ton rocznie	Szwecja
Praxair	150 ton rocznie	USA
Hoganas	100 ton rocznie	Szwecja
CNPC Powder	50 ton rocznie	Chiny
Carpenter Technologies	40 ton na rok	USA

Prochy są na ogół wytwarzane metodą rozpylania gazowego lub wodnego. Dostawcy ci mogą zapewnić specjalne składy i rozmiary proszków.

cennik

Rozmiar proszku	Przedział cenowy
15-45 mikronów	150-200 PLN za kg
45-105 mikronów	100-150 zł za kg
105-150+ mikronów	80–120 PLN za kg

Większe rozmiary proszków są tańsze ze względu na wyższe współczynniki produkcji w rozpylaniu. Dostosowane stopy i składy mają wyższą cenę. Ceny proszków spadały z powodu rosnącej konkurencyjności rynku i pojemności.

Zalety i wady proszku CoCrFeNi

Zalety	Ograniczenia
Wyjątkowa wytrzymałość i twardość	Wysokie koszty materiałowe spowodowane przez Co i Ni
Znakomita plastyczność i twardość	Ograniczone dane na temat długoterminowej wydajności
Dobra zdolność wytwarzania przez AM, MIM, PM	Przetwarzanie wyzwań z kontrolą mikrostrukturalną
Stabilność cieplna i mikrostrukturalna	Skład musi być precyzyjnie kontrolowany
Wysoka odporność na korozję i zużycie	Niższa podatność na obróbkę niż stopów konwencjonalnych
Zachowuje wytrzymałość w podwyższonej temperaturze	Często wymaga postprocessingu HIP

Proszek HEA CoCrFeNi umożliwia tworzenie komponentów z niedoścignionymi kombinacjami właściwości. Ale materiał i koszty produkcji są wysokie. Mikrostruktura i właściwości w dużej mierze zależą od precyzyjnej kontroli składu.

Porównanie z alternatywami

Vs. Stalowe proszki nierdzewne

• Większa wytrzymałość i twardość
• Doskonała odporność na zużycie i korozję
• Droższy materiał podstawowy
• Niższa obrabialność i spawalność

Vs. narzędzie proszków stali

• Wyższa ciągliwość i odporność na pękanie
• Gorsza wytrzymałość przy wysokiej temperaturze
• Mniej rozpowszechnione metody przetwarzania
• Ograniczona liczba rozmiarów i dostępność wariantów stopów

W porównaniu do proszków stopów Inconel Superalloy

• Porównywalna wysokotemperaturowa wytrzymałość
• Materiały o niższej wartości
• Krótsza historia wyników
• Ograniczona stabilność mikrostrukturalna w bardzo wysokich temperaturach

Często zadawane pytania (FAQ)

P: Czym jest proszek ze stopu wysokoentropowego (HEA)?

A: Proszek HEA zawiera wiele pierwiastków głównych w niemal ekwiatomowych proporcjach, aby uzyskać nadzwyczajne właściwości wytrzymałości, ciągliwości i stabilności. Proszek CoCrFeNi jest wiodącym HEA.

P: Jakie są typowe rozmiary dostępnych proszków CoCrFeNi?

A: Typowe rozmiary składników wynoszą 15–45 Ã×m w przypadku AM, 45–105 Ã×m w przypadku natryskiwania cieplnego oraz 105–150 Ã×m w przypadku MIM i innych zastosowań. Możliwe jest dostosowanie drobniejszych i grubszych rozmiarów.

P: Co ma wpływ na cenę stopu CoCrFeNi?

A: Cena jest zależna od wielkości proszku, składu, czystości, metody produkcji i wielkości zamówienia. Większe rozmiary powyżej 100 Ã × m są tańsze. Nawet drobne dodatki lub ściślejsze zakresy składu powodują wzrost kosztów.

P: Jak produkowany jest proszek HEA CoCrFeNi?

A: Główną metodą produkcji jest atomizacja gazowa i atomizacja wodna. Proszek można uzyskać również poprzez stopowanie mechaniczne lub młynek kriogeniczny z wcześniej stopowych wlewków.

Pytanie: Jakie są przykładowe zastosowania proszku CoCrFeNi?

A: Główne zastosowania to wytwarzanie dodatków w przemyśle narzędziowym i w częściach konstrukcyjnych w przemyśle lotniczym, powłoki natryskiwane termicznie dla zwiększenia odporności na zużycie/korozję, opracowywanie stopów, metalurgia proszków w kształtowaniu wtryskowym części zamiennych w motoryzacji i w metalurgii proszków w kształtowaniu wysoce wydajnych części.

P: Jakie są kluczowe właściwości proszku CoCrFeNi HEA?

A: W porównaniu ze zwykłymi stopami, wykazuje on wyjątkowe połączenie dużej wytrzymałości, twardości, plastyczności, wytrzymałości na pękanie, stabilności cieplnej i odporności na korozję.

Q: Jakie są ograniczenia proszku CoCrFeNi?

A: Niektóre wady to wysoki koszt materiałów bazowych, trudności w kontrolowaniu mikrostruktury w procesie, ograniczone dane dotyczące długoterminowej wydajności, słabsza spawalność w porównaniu ze stalą

P: Jak proszek CoCrFeNi wypada w porównaniu ze stalami narzędziowymi i stalami nierdzewnymi?

A: Ma znacznie wyższą wytrzymałość i twardość, lecz gorszą przetwarzalność niż stal nierdzewna. W porównaniu ze stalami narzędziowymi ma lepszą udarność i plastyczność.

P: Czy CoCrFeNi jest odpowiedni do zastosowań kriogenicznych?

A:Tak, zachowuje dobrą ciągliwość i odporność w temperaturach ujemnych, podczas gdy konwencjonalne stopy stają się kruche. Sprawia to, że nadaje się do urządzeń kriogenicznych.

Q: Czy skład proszków CoCrFeNi może być dostosowany?

Odp: Tak, dostawcy mogą dostarczyć własne proporcje pierwiastków wykraczające poza skład ekwiatomowy. Typowe regulacje to dodatki 1-2 at.% Mn lub Co w celu dostosowania właściwości.