Bột CoCrFeNi

Tổng quan về Bột CoCrFeNi

Bột CoCrFeNi, còn được gọi là bột CoCrFeNiMn hoặc bột hợp kim entropy cao (HEA), đề cập đến một vật liệu được cấu tạo từ các thành phần coban, crom, sắt và niken theo tỷ lệ gần như tương đương. Loại bột hợp kim mới này thể hiện các đặc tính vượt trội so với các hợp kim thông thường và đã thu hút được sự quan tâm đáng kể cho nhiều ứng dụng khác nhau.

Một số tính năng chính của bột CoCrFeNi bao gồm:

• Entropy cấu hình cao dẫn đến độ bền, độ cứng, độ ổn định nhiệt và khả năng chống ăn mòn vượt trội
• Vi cấu trúc pha FCC thể rắn có dung dịch rắn riêng
• Độ dẻo dai tuyệt vời
• Độ bền nứt cao
• Tính gia công cơ và tạo hình tốt
• Khả năng chống làm mềm ở nhiệt độ cao
• Có thể tùy chỉnh bằng cách thêm một số nguyên tố nhỏ như mangan

Rối loạn độc nhất trong sự sắp xếp nguyên tử của CoCrFeNi đem lại hiệu suất cơ học vượt trội. Nồng độ gần như bằng nhau của các thành phần chính cản trở chuyển động của sai lệch, cải thiện độ cứng. Cấu trúc đa pha cung cấp sự tăng cường dung dịch rắn thông qua các hiệu ứng biến dạng mạng tinh thể.

Thành phần bột CoCrFeNi

Thành phần bột CoCrFeNi HEA có thể thay đổi nhưng thường bao gồm:

Nguyên tố	Tỷ lệ Thành phần Điển hình
Coban (Co)	20-35 at%.
Crom (Cr)	20-35 at%.
Iron (Fe)	20-35 at%.
Niken (Ni)	20-35 at%.

Tỷ số nguyên tử cung cấp entropy cấu hình tối đa nhưng độ lệch nhỏ không ảnh hưởng đáng kể đến tính chất. Thêm 1-2% at. mangan là phổ biến để cải thiện tính chất nhiều hơn thông qua tinh chế hạt và tăng độ bền kết tủa.

Tính chất của bột CoCrFeNi

Bột hợp kim CoCrFeNi thể hiện sự kết hợp độc đáo giữa các đặc tính nổi bật:

Bất động sản	Giá trị
Mật độ	7,5-8,3 g/cm3
Điểm Nóng Chảy	>1200¡«C
Độ cứng vi mô	2.5-4 GPa
Độ bền kéo cực đại	500-1300 MPa
Cường độ chảy	200-1100 MPa
Kéo dài	10-60%
Mô-đun Young	150-250 GPa
"Độ co giãn"	65-85 GPa
Hệ số Poisson	0.21-0.33
Độ dẻo gãy	> 100 MPa©|m
Độ dẫn nhiệt	10-30 W/mK
Độ điện trở	70-100 năm
Khả năng chống ăn mòn	Xuất sắc trong nhiều môi trường khác nhau

Độ cứng cao này bắt nguồn từ việc tăng độ bền dung dịch rắn trong khi cấu trúc FCC mang lại độ dẻo dai tốt. Các đặc tính có thể được điều chỉnh thông qua việc điều chỉnh thành phần và xử lý.

Đặc điểm của Bột CoCrFeNi

Một số đặc điểm nổi bật bao gồm:

• Cấu trúc FCC pha đơn không có pha liên kim loại
• Cặp song sinh nung kết và lỗi xếp chồng có mặt
• Hình dạng bột tròn đều có độ chảy tốt
• Kích thước hạt có phân bố từ 15-150 Ã × m
• Độ tinh khiết cao với hàm lượng oxy thấp
• Hình dạng bột hình cầu và bề mặt nhẵn
• Kích thước, hình dạng và thành phần dạng bột có thể tùy chỉnh được

Bột thể hiện tính đồng nhất hóa học cao với phân bố đều các thành phần hợp kim. Hình thái hình cầu cung cấp khả năng đóng gói và các đặc tính dòng chảy tốt.

Ứng dụng của bột CoCrFeNi

Sự kết hợp đặc biệt của sức mạnh, độ dẻo dai và khả năng gia công của bột CoCrFeNi làm cho nó phù hợp cho:

Sản xuất bồi đắp: Khả năng in ấn tuyệt vời do đặc tính chảy và nóng chảy tốt. Sử dụng cho hàng không vũ trụ, dụng cụ và cấy ghép y sinh.

Lớp Phủ Phun Nhiệt: Chống mài mòn, ăn mòn và làm mềm nhiệt. Lớp phủ cho các ứng dụng trong cơ khí, hàng hải và hóa chất.

Phát triển hợp kim: Vật liệu cơ bản cho hợp kim entropy cao mới có thêm Al, Ti, v.v.

Ép phun kim loại: Các bộ phận độ cứng cao có độ ổn định kích thước tốt cho hàng không và ô tô.

Luyện kim bột: Các bộ phận bột kim loại hiệu suất cao với sự cân bằng giữa độ bền và độ dẻo dai.

Ứng dụng nhiệt độ cực thấp: Duy trì độ dẻo và độ dai ở nhiệt độ dưới 0.

Thông số kỹ thuật của bột CoCrFeNi

Bột hợp kim CoCrFeNi có nhiều kích cỡ, thành phần và hình dạng khác nhau:

Tham số	Biến thể
Phạm vi kích thước	15 - 25 µm, 25 - 45 µm, 45 - 75 µm, 75 - 105 µm, 105 - 150 µm
Sáng tác	Tương đương nhau, tỷ lệ nguyên tố tùy chỉnh
Hình dạng dạng bột	Hình cầu, không đều
Phương pháp sản xuất	Phun sương khí/nước, hợp kim cơ học
Biểu mẫu cung ứng	Bột mịn, phôi tiền thiêu kết

Kích thước bột lớn hơn 45-150 Ã×m được ưu tiên dùng để phun nhiệt và đúc khuôn kim loại. Kích thước nhỏ hơn 15-45 Ã×m được dùng để sản xuất phụ gia. Có thể tùy chỉnh bột theo hình dáng, kích thước, hàm lượng oxy và độ chảy.

Nhà cung cấp bột CoCrFeNi

Một số nhà cung cấp bột hợp kim entropy cao toàn cầu hàng đầu bao gồm:

Công ty	năng lực sản xuất	Địa điểm
Sandvik	200 tấn mỗi năm	Thụy Điển
Praxair	150 tấn mỗi năm	Hoa Kỳ
Hoganas	100 tấn/năm	Thụy Điển
CNPC Powder	50 tấn mỗi năm	Trung Quốc
Công nghệ Carpenter	40 tấn mỗi năm	Hoa Kỳ

Thông thường, bột được sản xuất bằng phương pháp tạo hạt từ hơi nóng hoặc nước. Các nhà cung cấp này có thể cung cấp các thành phần và kích cỡ bột theo yêu cầu riêng.

Giá cả

Kích thước bột	Mức giá
15-45 micron	150-200 đô la/kg
45-105 micron	$100-150 cho một kg
105-150+ micron	80-120 Đô la cho 1 kg

Kích cỡ bột lớn hơn rẻ hơn nhờ tốc độ sản xuất cao hơn khi nguyên tử hóa. Hợp kim và công thức tùy chỉnh có giá cao hơn. Giá bột đã giảm do sự gia tăng năng lực và cạnh tranh trên thị trường.

Ưu điểm và nhược điểm của bột CoCrFeNi

Lợi ích	Hạn chế
Độ bền và độ cứng vượt trội	Chi phí nguyên liệu cao do Co và Ni
Dẻo dai và độ dai tuyệt vời	Giới hạn dữ liệu về hiệu suất dài hạn
Khả năng tạo mẫu tốt bằng AM, MIM, PM	Thách thức xử lý với kiểm soát vi cấu trúc
Ổn định nhiệt và vi cấu trúc	Thành phần phải được kiểm soát chính xác
Khả năng chống ăn mòn và mài mòn cao	Khả năng gia công thấp hơn so với các hợp kim thông thường
Giữ được độ bền ở nhiệt độ cao	Thường yêu cầu xử lý hậu kỳ của HIP

Bột CoCrFeNi HEA có thể tạo ra các thành phần có sự kết hợp giữa các tính chất không thể so sánh được. Tuy nhiên, chi phí vật liệu và chế biến rất cao. Vi cấu trúc và tính chất phụ thuộc rất nhiều vào việc kiểm soát thành phần chính xác.

So sánh với các lựa chọn thay thế

So với bột thép không gỉ

• Độ bền và độ cứng cao hơn
• Chịu mài mòn và ăn mòn cao cấp
• Chi phí vật liệu cơ bản đắt hơn
• Khả năng gia công và khả năng hàn kém hơn

So với Bột Thép Công Cụ

• Độ dẻo dai và độ bền gãy tốt hơn
• Giảm độ bền bỉ nhiệt độ cao
• Các phương pháp chế biến ít phổ biến
• Kích thước hạn chế và tính sẵn có của hợp kim thay đổi

So với bột hợp kim siêu bền Inconel

• Độ bền nhiệt cao ngang nhau
• Vật liệu giá thấp
• Lịch sử hoạt động ngắn hơn
• Độ ổn định vi cấu trúc hạn chế ở nhiệt độ rất cao

Câu hỏi thường gặp

H: Bột hợp kim entropy cao (HEA) là gì?

A: Bột HEA chứa nhiều nguyên tố chính theo tỷ lệ gần như nguyên tử để tạo ra các đặc tính vượt trội về độ bền, độ dẻo và độ ổn định. Bột CoCrFeNi là HEA hàng đầu.

Q: Kích thước chế phẩm bột hợp kim CoCrFeNi thông thường là bao nhiêu?

A: Các ngưỡng kích thước chung là 15-45 Ã×m đối với AM, 45-105 Ã×m đối với phương pháp phun nhiệt và 105-150 Ã×m cho MIM và các ứng dụng khác. Có thể tùy chỉnh kích thước lớn hơn và nhỏ hơn.

H: Cái gì ảnh hưởng đến giá của bột hợp kim CoCrFeNi?

A: Kích thước hạt, thành phần, độ tinh khiết, phương pháp sản xuất và số lượng đặt hàng sẽ quyết định giá cả. Hạt có kích thước lớn hơn 100 ×m sẽ có giá thấp hơn. Thêm các thành phần phụ hoặc phạm vi thành phần nhỏ hơn sẽ làm tăng chi phí.

Hỏi: Bột CoCrFeNi HEA được sản xuất như thế nào?

A: Phương pháp sản xuất chính là phương pháp phun khí và phun nước. Có thể sử dụng hợp kim cơ học hoặc nghiền cryo của phôi hợp kim trước để tạo ra bột.

H: Một số ví dụ ứng dụng của bột CoCrFeNi là gì?

A: Các ứng dụng hàng đầu là sản xuất phụ gia linh kiện công cụ và hàng không vũ trụ, lớp phủ phun nhiệt để chống mài mòn / ăn mòn, phát triển hợp kim, đúc phun kim loại của các bộ phận ô tô và luyện kim bột của các bộ phận hiệu suất cao.

Q: Những tính chất chính của bột HEA CoCrFeNi là gì?

A: So với hợp kim thông thường, hợp kim này thể hiện sự kết hợp ngoại lệ giữa độ bền cao, độ cứng, độ dẻo dai, độ dai đứt, độ ổn định nhiệt và khả năng chống ăn mòn.

H: Giới hạn của bột CoCrFeNi là gì?

A: Một số nhược điểm phải kể đến như chi phí nguyên liệu cơ bản cao, khó kiểm soát vi cấu trúc trong quá trình xử lý, dữ liệu về hiệu suất dài hạn còn hạn chế và khả năng hàn kém hơn so với thép.

C: Bột CoCrFeNi so với thép dụng cụ và thép không gỉ như thế nào?

A: Nó có độ bền và độ cứng cao hơn nhiều nhưng khả năng gia công thấp hơn so với thép không gỉ. So với thép dụng cụ, nó cung cấp độ dẻo dai và độ bền nứt gãy vượt trội.

H: CoCrFeNi có phù hợp với các ứng dụng siêu lạnh không?

A: Vâng, nó vẫn giữ được độ dẻo và độ dai tốt ở nhiệt độ dưới 0 trong khi các hợp kim thông thường trở nên giòn. Điều này làm cho nó hữu ích trong các thiết bị lạnh sâu.

H: Thành phần của bột hợp kim CoCrFeNi có thể được tùy chỉnh không?

A: Vâng, các nhà cung cấp có thể cung cấp các tỷ lệ thành phần nguyên tố tùy chỉnh ngoài thành phần nguyên tử tương đương. Các điều chỉnh thông thường là bổ sung 1-2 at.% Mn hoặc Co để điều chỉnh các tính chất.