Порошок CoCrFeNi

Обзор порошка CoCrFeNi

Порошок CoCrFeNi, также известный как порошок CoCrFeNiMn или порошок высокоэнтропийного сплава (ВЭС), представляет собой материал, состоящий из элементов кобальта, хрома, железа и никеля в почти равноатомных отношениях. Этот новый порошок сплава демонстрирует исключительные свойства по сравнению с обычными сплавами и вызывает значительный интерес для различных применений.

Некоторые особенности порошка CoCrFeNi включают:

• Высокая энтропия конфигурации, приводящая к выдающейся прочности, твердости, термической стабильности и коррозионной стойкости
• Микроструктура твердого раствора с единой ГЦК-фазой
• Превосходная комбинация прочности и пластичности
• Высокая вязкость разрушения
• Хорошая обрабатываемость и формируемость
• Сопротивление размягчению при повышенных температурах
• Можно изменять, добавляя марганец и другие элементы

Уникальное нарушение в атомарном порядке CoCrFeNi обеспечивает превосходные механические характеристики. Почти одинаковые концентрации основных элементов препятствуют движению дислокаций, повышая твердость. Многофазная структура обеспечивает упрочнение твердого раствора за счет эффектов деформации решетки.

Состав CoCrFeNi порошка

Состав порошков ВЭМ CoCrFeNi можно подстраивать, но в целом он включает:

Элемент	Типичный диапазон состава
Кобальт (Co)	20-35 ат.%
Хром (Cr)	20-35 ат.%
Железо (Fe)	20-35 ат.%
Никель (Ni)	20-35 ат.%

Эквиатомное отношение обеспечивает максимальную конфигурационную энтропию, но незначительные отклонения не оказывают значительного влияния на свойства. Для дальнейшего улучшения свойств за счет измельчения зерна и дисперсионного упрочнения обычно добавляют 1–2 ат. % марганца.

Свойства порошка CoCrFeNi

Порошок сплава CoCrFeNi проявляет уникальное сочетание превосходный свойств:

Имущество	Ценности
Плотность	7,5–8,3 г/см3
Температура плавления	> 1200 до н. э.
Микротвёрдость	2,5-4 ГПа
Предел прочности при растяжении	500-1300 МПа
Предел текучести	200-1100 МПа
Удлинение	10-60%
Модуль Юнга	150-250 ГПа
Модуль сдвига	65-85 ГПа
Коэффициент Пуассона	0.21-0.33
Устойчивость к разрушению	>100 МПа©|м
Теплопроводность	10-30 Вт/(м·K)
Удельное электрическое сопротивление	70-100 тыс.
Коррозионная стойкость	Отличный в самых разных средах

Высокая твердость возникает в результате твердофазного упрочнения раствора, тогда как структура ГЦК обеспечивает хорошую пластичность. Свойства могут быть скорректированы за счет подгонки состава и обработки.

Характеристики порошка CoCrFeNi

Основные характеристики порошкового сплава CoCrFeNi включают в себя:

• Однофазная ГЦК-структура, лишённая интерметаллических фаз
• Присутствуют двойники отжига и дефекты упаковки
• Равноосная морфология порошка с хорошей сыпучестью
• Распределение размеров порошка от 15 до 150 ангстрем Ã×m
• Высокая чистота с низким содержанием кислорода
• Форма сферического порошка и гладкая поверхность
• Индивидуально регулируемый размер частиц порошка, форма и состав

Порошок обладает высокой химической однородностью с равномерным распределением легирующих элементов. Сферическая морфология обеспечивает хорошую упаковку и характеристики потока.

Сферы применения порошка из сплава CoCrFeNi

Исключительное сочетание прочности, жесткости и технологичности порошка CoCrFeNi делает его подходящим для:

Аддитивное производство: Отличная печатаемость благодаря хорошим свойствам текучести и плавления. Используется в авиационно-космической, инструментальной промышленности и в производстве биомедицинских имплантатов.

Термические напыленные покрытия: Устойчивость к механическому износу, коррозии и термическому размягчению. Покрытия для механических, морских и химических применений.

Разработка сплавов: Базовый материал для новых высокоэнтропийных сплавов с добавками Al, Ti и т.д.

Литье металлов под давлением: Высокожесткие детали с хорошей размерной стабильностью, для автомобиле- и авиастроения.

Порошковая металлургия: Высокопроизводительные P/M детали со сбалансированной прочностью и пластичностью.

Криогенные применения: Сохранение пластичности и вязкости при отрицательных температурах.

Технические характеристики порошка CoCrFeNi

Порошок сплава CoCrFeNi выпускается в различных диапазонах размеров, составах и формах:

Параметр	Варианты
Размерный ряд	15-25 мкм, 25-45 мкм, 45-75 мкм, 75-105 мкм, 105-150 мкм
Состав	Эквиатомные, особые элементарные соотношения
Форма порошка	Сферический, неправильной формы
Метод производства	Газовая/водяная атомизация, механическое легирование
Форма заявки	Рассыпчатый порошок, спечённые преформы

Для термического напыления и литья металла под давлением предпочтительны более крупные размеры порошка: 45–150 × мкм. Для аддитивного производства используют более мелкие размеры: 15–45 × мкм. Порошки можно настроить по форме, размеру, содержанию кислорода и сыпучести.

Поставщики CoCrFeNi-порошка

Некоторые из ведущих мировых поставщиков порошка высокоэнтропийных сплавов CoCrFeNi включают:

Компания	производственная мощность	Местоположение
Sandvik	200 тонн в год	Швеция
Praxair	150 тонн в год	США
Höganäs	100 тонн в год	Швеция
CNPC Powder	50 тонн в год	Китай
Carpenter Technologies	40 тонн в год	США

Порошки обычно производятся методами газовой или водной атомизации. У этих поставщиков можно заказать индивидуальные составы и размеры порошков.

ценообразование

Размер порошка	Ценовой диапазон
15-45 микрон	150-200 долларов за кг
45-105 микрон	100-150 рублей за кг
105–150+ микрон	80-120 $ за кг.

Более крупные объемы порошка стоят дешевле из-за более высокой скорости производства при атомизации. Специальные сплавы и составы стоят дороже. Цены на порошок падают из-за возросшей конкуренции на рынке и увеличения объемов.

Плюсы и минусы порошка CoCrFeNi

Преимущества	Ограничения
Исключительная прочность и твердость	Высокие материальные затраты из-за Co и Ni
Отличная пластичность и вязкость	Ограниченные данные о долгосрочной эффективности
Хорошая свариваемость с помощью АМ, МИМ, ПМ	Преодоление трудностей с микроструктурным контролем при обработке
Термическая и микроструктурная стабильность	Состав должен строго контролироваться
Высокая коррозионная и износостойкость	Более низкая возможность обработки, чем у обычных сплавов
Сохраняет прочность при повышенных температурах	Часто требует постобработки HIP

Порошок CoCrFeNi HEA позволяет создавать компоненты с непревзойденными комбинациями свойств. Однако затраты на материалы и обработку высоки. Микроструктура и свойства во многом зависят от точного контроля состава.

Сравнение с альтернативами

Vs. стальные порошки

• Повышенная прочность и твердость
• Высшая степень износостойкости и коррозионной стойкости
• Более дорогая стоимость базового материала
• Более низкой обрабатываемости и свариваемости

Vs. Инструментальные порошки

• Повышенная пластичность и вязкость разрушения
• Пониженная высокотемпературная прочность
• Менее распространенные методы обработки
• Ограниченный размер и доступные варианты сплавов

Vs. Inconel in polvere di superlega

• Сравнимая прочность при высокой температуре
• Более дешевый материал
• Менее значительный список достижений
• Ограниченная микроструктурная стабильность при очень высоких температурах

Часто задаваемые вопросы

Вопрос: Что такое порошок сплава высокой энтропии (HEA)?

A: Порошок HEA содержит множество основных элементов в почти эквиатомных пропорциях, которые дают исключительные свойства — прочность, пластичность и стабильность. Порошок CoCrFeNi — один из основных HEA.

В: какие существуют обычные размеры порошка CoCrFeNi?

A: Обычный диапазон размеров 15–45 Ã×м для АМ, 45–105 Ã×м для термического напыления и 105–150 Ã×м для MIM и других применений. Возможно изготовление более мелких и более крупных размеров на заказ.

В: Что влияет на цену порошка сплава CoCrFeNi?

A: Ценообразование определяется размером порошка, составом, чистотой, методом производства и объемом заказа. Крупные порошки размером более 100 Ã×м стоят дешевле. Небольшие добавления или узкие диапазоны состава увеличивают стоимость.

Q: Как производится порошок ВККН CoCrFeNi?

A: Методами основного производства считаются газовая и водная атомизация. Также порошок можно создавать при помощи механического легирования или криогенного измельчения предварительно легированных слитков.

В: Приведите примеры применения порошка CoCrFeNi?

A: Ведущими способами использования являются аддитивное производство оснастки и деталей для аэрокосмической техники, напыляемые покрытия для стойкости при износе/коррозии, разработка сплавов, литье под давлением металлического порошка для автомобильных деталей и порошковая металлургия износостойких деталей.

В: Каковы ключевые свойства порошка CoCrFeNi HEA?

A: По сравнению с традиционными сплавами, он демонстрирует исключительную комбинацию высокой прочности, твердости, пластичности, вязкости разрушения, термостабильности и коррозионной стойкости.

Вопрос: Каковы ограничения использования порошка CoCrFeNi?

А. Недостатки: высокая стоимость основного материала, трудности в контроле микроструктуры при обработке, ограниченные данные о характеристиках долговременной эксплуатации, сниженная свариваемость по сравнению со сталью.

В: В чем разница между порошком CoCrFeNi и инструментальными и нержавеющими сталями?

A: Он отличается гораздо более высокой прочностью и твердостью, но меньшей обрабатываемостью, чем нержавеющие стали. По сравнению с инструментальными сталями он обеспечивает превосходную стойкость к разрушению и пластичность.

Q: Подходит ли CoCrFeNi для криогенных применений?

О: Да, он сохраняет достаточную эластичность и прочность при минусовых температурах, в то время как обычные сплавы становятся хрупкими. Это делает его полезным для криогенного оборудования.

Вопрос: Можно ли настроить состав порошка CoCrFeNi?

Да, поставщики могут обеспечить индивидуальные соотношения элементов за пределы эквиатомного состава. Обычные корректировки - это 1-2 ат.% добавок марганца или кобальта для подгонки свойств.