Порошковый сплав CuCrZr

Обзор порошка CuCrZr

Купорохромоциркониевый порошок — это порошковый сплав, состоящий из меди (Cu), хрома (Cr) и циркония (Zr). Он представляет собой уникальное сочетание свойств, подходящее для высокопроизводительных применений, требующих высокой прочности, хорошей проводимости и стойкости к размягчению при повышенных температурах.

Состав порошка CuCrZr

CuCrZr — упрочненный выделением твердых фаз сплав, что означает, что его высокая прочность обусловлена когерентными выделениями, образующимися в металлической матрице. Состав играет ключевую роль в обеспечении оптимального ответа на упрочнение выделением частиц. Ниже приведены типичные диапазоны состава:

Элемент	Диапазон состава
Медь (Cu)	Остаток
Хром (Cr)	0,5–1,2 вес. %
Цирконий (Zr)	0,03–0,3 вес.%

• Медь образует матрицу и обеспечивает тепло- и электропроводность.
• Хром упрочняет твердый раствор и образует осадки, которые препятствуют движению дислокации.
• Цирконий образует когерентные осадки с медью, что позволяет твердение осадков.

Содержание хрома и циркония оптимизировано для максимизации прочности за счет дисперсионного твердения с сохранением при этом удовлетворительной электропроводности.

Свойства порошка CuCrZr

Порошок CuCrZr благодаря природе упрочнения при старении обеспечивает исключительное сочетание прочности, проводимости и теплостойкости. Вот некоторые из основных характеристик:

Имущество	Ценность
Плотность	8,8 г/см3
Электропроводность	22 – 48% IACS
Теплопроводность	200–300 Вт/м-К
Температура плавления	1065 г.
Коэффициент термического расширения	16,5 х 10^-6
Модуль упругости	124 ГПа
Предел текучести	350 – 650 МПа
Удлинение	8-15%
Коррозийная устойчивость	Хорошо до 900 °C

• Есть ли у этого?высокая прочностьпришедших с осадками затвердевания при все еще сохраняющей умеренной проводимости. Силу можно приспособить посредством термообработки.
• Выдающаяся проводимость? по сравнению с осадками закаленной нержавеющей стали из-за более высокого содержания меди в матрице.
• Хорошая термостойкость?с сохранением прочности и проводимости до 400-500°С. Наименее подвержен размягчению по сравнению с другими медными сплавами.
• Устойчив к окислению и коррозии? из-за образования защитного оксидного слоя Cr2O3.

Это свойство делает CuCrZr подходящим для использования в электродах для контактной сварки, элементах терморегулирования и в пружинах для работы при высоких температурах.

Применение КуСрЗр порошка

Сбалансированные свойства CuCrZr порошка делают его подходящим для следующих применений:

Заявление	Причина использования
Электроды для контактной сварки	Высокая прочность, хорошая проводимость, устойчивость к деформации при повышенных температурах
Теплоотводы и тепловые трубки	Высокая теплопроводность в сочетании с высокой прочностью при высоких температурах
Электрические контакты и соединители	Хорошая проводимость, высокая прочность позволяет миниатюризация
Высокотемпературные источники	Сохранение прочности при повышенных температурах
Сплавы для герметизации стекла	Тесный контакт КТЭ с боросиликатным стеклом

• Электроды для контактной сварки?- Его превосходная электропроводность создаёт меньше тепла, что позволяет сваривать быстрее. Высокая прочность предотвращает деформацию головок электродов.
• Управление температурой?- Используется в теплообменниках, теплоотводах, тепловых трубках и т. д., где высокая теплопроводность быстро рассеивает тепло, сохраняя при этом целостность конструкции.
• Электрические контакты- Может заменить контакты из бериллиевой меди во многих случаях благодаря превосходной прочности и схожей проводимости.
• Высокотемпературные источники?- Используется для пружин, работающих при температурах до 500¡«C без потери грузоподъемности в отличие от стальных пружин.
• Стекло-металлические уплотнения?- коэффициент термической деформации стекла (CTE) соответствует боросиликатному стеклу, что позволяет применять его в низкотемпературных областях запечатывания стекла.

Способность к упрочнению осадками CuCrZr позволяет варьировать прочность в зависимости от конкретных требований применения за счет простой модификации параметров термообработки.

Технические характеристики порошка CuCrZr

CuCrZr-порошок доступен в различных размерных диапазонах, чистотах и может быть настроен в соответствии с потребностями приложения. Вот некоторые распространенные спецификации:

Спецификация	подробности
Размерный ряд	10 – 150 микрон
Чистота	До 99,9%
Содержание углерода	<100 частей на миллион
Содержание кислорода	<500 частей на млн
Форма частиц	Сферический, неправильной формы
Кажущаяся плотность	До 80% теоретической плотности
Расход	До 25 шт/50 г

• Размер порошка напрямую влияет на плотность и качество поверхности готовых деталей. Чем тоньше порошок, тем выше плотность и лучше качество поверхности.
• Высокий уровень чистоты снижает проблемы загрязнения во время консолидации и улучшает конечные свойства.
• Газораспыленный порошок имеет гладкую сферическую морфологию, которая идеально подходит для аддитивного производства. Водорастворимый порошок имеет неправильную форму, полезную для приложений для прессования и спекания.
• Кажущаяся плотность показывает, насколько плотно может быть спрессован порошок. Более высокая плотность улучшает спекание.
• Скорость потока влияет на удобство работы с порошком и равномерность заполнения матрицы при прессовании и спекании.

Характеристики порошка могут быть настроены в соответствии с требованиями к применению, такими как размер частиц, форма, кажущаяся плотность и т.д.

Методы консолидации для порошка CuCrZr

Порошок CuCrZr может быть уплотнен в полноплотные компоненты с использованием таких методов, как:

Метод консолидации	подробности
аддитивное производство	Селективное лазерное плавление, Плавление электронным лучом
Прессование и спекание	С последующей инфильтрацией или дальнейшей термообработкой
Горячее изостатическое прессование	Полное уплотнение инкапсулированного порошка
Экструзия	Ковка порошка, смешанного со смазками
Импульсное плазменное спекание	Быстрое уплотнение с помощью импульсного тока

Такие методы аддитивного производства, как выборочное лазерное плавление и электронно-лучевое плавление, обычно используются для производства из порошков сложных медных элементов CuCrZr чистой формы с мелкозернистой микроструктурой.

Метод прессования и спекания экономичен для производства больших объёмов, но включает несколько шагов. Конечные свойства зависят от температуры спекания, времени, атмосферы и т. д.

Горячее изостатическое прессование применяется при высоком давлении, что позволяет достичь полной плотности при более низких температурах. Оно снижает пористость в деталях, изготовленных методом аддитивного производства, и повышает срок службы благодаря уменьшению усталости.

Экструзия и искровое плазменное спекание — альтернативные методы, подходящие для более простых геометрий. Процесс консолидации влияет на итоговую микроструктуру, свойства и характеристики.

Термическая обработка сплава CuCrZr

Ключевым преимуществом сплава CuCrZr является его реакция на упрочнение путем выделения частиц. Растворение и старение при термообработке может значительно изменить его прочность в соответствии с требованиями:

Термическая обработка	подробности
Отжиг раствора	850-980 ¡«C, гасят в воде. Растворяет выделения, смягчает сплав
Старение	350-500¡«C от 1 до 4 ч. Осуществляет контроль осаждения и затвердевания.
Снятие стресса	350¡«C в течение часа. Снимает остаточные напряжения.

Растворение хрома и циркония в твердом растворе с последующим быстрым охлаждением образует пересыщенный твердый раствор. Последующее старение зарождает тонкие когерентные осадки, что приводит к упрочнению осадков.

Время и температура старения напрямую контролируют ответ на старение. Более низкая температура и более короткие времена старения сохраняют электропроводность. Упрочнение старением может утроить прочность по сравнению с растворным состоянием.

Снятие напряжения способствует снижению остаточных напряжений, возникающих при предыдущей холодной или горячей обработке, для минимизации искажений при механической обработке.

Сравнение порошка CuCrZr с альтернативами

Сплав CuCrZr конкурирует с такими сплавами, как упрочняемые путем выделения осадок нержавеющие стали, бериллиевая медь и мельхиор

Сплав	CuCrZr	Нержавеющая сталь 17-4PH	Be-Cu	Ni-Ag
Сила	Отличный	Отличный	Справедливо	Хорошо
Электропроводимость	Хорошо	Бедный	Отличный	Хорошо
Работоспособность	Справедливо	Хорошо	Отличный	Отличный
Свариваемость	Справедливо	Справедливо	Отличный	Хорошо
Цена	Умеренный	Высок	Очень высокий	Умеренный

• Нержавеющая марка 17-4PH? обладает сопоставимой прочностью, но значительно меньшей проводимостью вследствие более высокого содержания Cr и Ni.
• Бериллиевая медь? обладает превосходной проводимостью, но более низким уровнем прочности. Дорогое и есть проблемы с токсичностью.
• Мельхиор?отличная прочность, но более низкие рабочие температуры. Отличная формовка.
• CuCrZr? предлагает наилучшее соотношение прочности, проводимости, удобообрабатываемости и стоимости для многих применений.

Имея комбинацию прочности и электропроводности, медьхромированный цирконий обладает более высокой производительностью и низкой ценой по сравнению с упрочненной осадками нержавеющей сталью или бериллие-медными сплавами.

Поставщики порошка CuCrZr

Порошок CuCrZr поставляется специализированными производителями порошков металлов. Вот некоторые из основных поставщиков:

Поставщик	Характеристики пороха
Sandvik	Размеры рaстицы 10-150 Ã×м, Насыпной вес до 65%, Неправильной и сферической формы порошок
Höganäs	Диапазон размеров 45-150 А×м, Видимая плотность до 80%, Сферический порошок, Высокая чистота
Пометон	Диапазон размеров 10–63 мкм, кажущаяся плотность до 65%, сферический и неправильный порошок
CNPC Powder	Диапазон размеров 10-150 Ã×м, Кажущаяся плотность до 75%, Высокая чистота

Доступны различные марки порошка, оптимизированные для аддитивного производства, приложений прессования и спекания или адаптированные к конкретным требованиям клиентов.

Заслуживающие доверия поставщики имеют значительный контроль качества при производстве порошка и предоставляют сертификаты производства с доказательством состава партии.

Цены на порошок CuCrZr

Будучи порошком специального сплава, CuCrZr стоит дороже, чем порошки стандартных материалов. Вот некоторые типичные ценовые диапазоны:

Степень измельчения	Размер частиц	Ценовой диапазон
CuCrZr для АМ	15-45 мкм	100-150 рублей за кг
CuCrZr для прессования и спекания	45-150 Öм	$50-100 за кг
Высокая чистота CuCrZr	10–45 мкм	180-250 $ за кг

• Тонкий порошок размером менее 45 микрон обычно стоит более 100 долларов за килограмм и идеально подходит для аддитивного производства.
• Более крупный порошок с размером зерен 45-150 мкм стоит 50-100 долл. США/кг, подходит для прессования и спекания.
• Высокой чистоты (>99,9%) порошок для критических применений имеет высокую цену, более 180 долларов США за кг.
• Снижение содержания кислорода и углерода улучшает консолидацию и окончательные свойства.
• Цены варьируются в зависимости от количества, диапазона размеров, уровня качества порошка.

Скидка для оптовых покупателей от 1 кг до нескольких тонн может быть договорена с поставщиками. Порошок высокой очистки с контролируемым распределением размера частиц продается по более высокой цене.

Порошок CuCrZr: охрана здоровья и техника безопасности

Как и большинство металлических порошков, порошок CuCrZr требует осторожного обращения, чтобы минимизировать риски для здоровья и безопасности:

Опасность	Меры предосторожности	PPE (Personal Protective Equipment) - СИЗ (Средства индивидуальной защиты)
Зрительный контакт	Избежать прямого контакта. Не трите глаза после контакта. Если контакт произошёл, промойте водой.	Защитные очки
Контакт с кожей	Избегайте прямого контакта. Тщательно вымойте пораженные участки водой с мылом.	Перчатки
Вдыхание (ингаляция)	Избегать вдыхания пыли. Обеспечить достаточную вентиляцию.	Одобренные респираторы
Поглощение	Избегайте прикосновений руками к лицу. Вымойте руки после обработки.	–
Огонь	Используйте сухой песок для тушения пожаров, вызванных порошками металлов. Не используйте воду.	Средства пожарной безопасности

• Используйте средства индивидуальной защиты – очки, перчатки, респиратор при работе с порошком для минимизации контакта.
• Следите за гигиеной после работы с порошком.
• Проверьте отсутствие скопления на поверхностях пыли и тонера.
• Хранить закупоренные емкости в прохладном сухом месте подальше от источников возгорания.

За полной информацией о безопасности обращайтесь к SDS. Если при воздействии возникло раздражение, обратитесь за медицинской помощью. Наличие надлежащих протоколов безопасности минимизирует риски при обращении с порошком CuCrZr.

Инспекция и тестирование порошка CuCrZr

Чтобы убедиться в высоком качестве и однородности, медный сплав CuCrZr необходимо проверить и провести испытания:

Параметр	Метод	Спецификация
Химический состав	Рентгено-флуоресцентный анализ, химанализ	Соответствие спецификации по содержанию Cu, Cr и Zr
Распределение размера частиц	Лазерная дифракция, просеивание	Медианный размер, D10, D90 в пределах указанного диапазона
Морфология порошка	Сканирующая электронная микроскопия	Сферическая форма, минимальные спутники для порошка аддитивного производства
Кажущаяся плотность	Расходомер Холла	Согласно спецификации для заявки
Расход	Расходомер Холла	Согласно спецификации для заявки
Не примеси	Анализ ICP, LECO	Низкое содержание кислорода и азота

Правильный внутрипроцессный контроль качества и итоговый контроль гарантируют, что порошок отвечает требованиям к химическим, физическим и морфологическим свойствам, необходимым для предполагаемого применения. Регулярное тестирование должно выполняться как производителем порошка, так и пользователем.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос: Для чего используется сплав CuCrZr?

A. CuCrZr используют в сферах применения, требующих высокой прочности в сочетании с хорошей электропроводностью и теплопроводностью, например, электроды для контактной сварки, радиаторы и высокотемпературные пружины.

В. Как изготавливается порошок CuCrZr?

A. CuCrZr производится путем газового распыления или водяного распыления расплавленного сплава с целью создания мелких сферических или неправильных частиц порошка, оптимально подходящих по размеру для использования в аддитивном производстве или прессовании и спекании

В. Что влияет на свойства деталей из CuCrZr?

А. Свойства зависят от состава, качества порошка, метода и параметров консолидации, термической обработки и микроструктуры. Способность упрочнения выделениями CuCrZr также допускает настройку прочности.

Q. В чем разница между газом атомизированным и водяным атомизированным CuCrZr порошком?

А. Распыляемый в газовой среде порошок обладает сферической формой, которая идеально подходит для обработки с АМ, тогда как распыляемый в водной среде порошок обладает неправильной формой, подходящей для прессования и спекания.

В. Нуждается ли сплав CuCrZr в термообработке?

А. Да, термообработка с закалкой и старением дает возможность оптимизировать прочность и проводимость путем контроля осадков в микроструктуре сплава.

Q. Какова типичная цена порошка CuCrZr?

A. Диапазон цен на порошок CuCrZr составляет от $50/кг для класса порошков для прессования и спекания до $250/кг для высокочистого порошка для АМ-класса. Стоимость повышается по мере уменьшения размера фракций и повышения уровня чистоты.