היתרונות של שימוש Alloys in אבקה מטאלורגי תהליכים

⁇ גבוהה-entropy (HEAs) מייצג שינוי פרדיגמטי במדעי החומרים, מעבר לתכנון יחיד-יסוד קונבנציונלי לאמץ אסטרטגיה רב-יסודית-בסיסית-הlement.כאשר בשילוב עם אבקת מתכתלורגיה (PM), ⁇ אלה פותחים תחום חדש של אפשרויות בייצור רכיבים ביצועים גבוהים. מאמר זה חוקר את היחסים הסינרגיים בין HEAS ו- PM, המפרט את הנכסים, ייצור, יתרונות שילוב זה עבור חומרים חדשים ליצירת אבן-יסוד.

שם מקור: High-Entropy Alloys

⁇ גבוהה-entropy, הידוע גם בשם multi- העיקריים alloys (MPEAs), מורכבים מחמישה או יותר אלמנטים מתכתיים במסגרות ליד-equimolar או שוויוניות.מורכבות זו, מונחה על ידי הרעיון של אנטרופיה תצורה גבוהה, מייצבת רק-רזולוציה מוצקה (כגון מוליב ממוקד פנים או ממוקד גוף) במקום תכונות intermetal זה הוכח לעתים קרובות סגסוגת פיזית עתיקה, מאז סגסוגת פיזית רגילה, כי הם לעתים קרובות.

המאפיין המגדיר של HEAs הוא ה- אינטגרטיבי הגבוה, אשר מוריד את האנרגיה החופשית של גיבס ומקדם את היווצרות של פתרונות מוצקים אקראיים.מיקרו-מבנה הזה, בשילוב עם עיוות מינוף צמיגים חמור, מייצר כוח רב-עוצמה, פשטות, קשיחות ונוקשות FLT:1 אפילו בטמפרטורות Cryogenic.

היתרון של אבקת Metallurgy עבור HEAs

אבקת מתכתלורגיה היא תהליך ייצור הכולל ערבוב אבקות אלמנטליות או טרום-כלו, קומפקטי אותם לתוך צורה הרצויה, וחטא בטמפרטורות גבוהות כדי להשיג צפיפות מלאה וחיבור. PM הוא ייחודי מתאים עבור HeAs עבור מספר סיבות. הראשון, זה לעקוף את הליקויים ואתגרי ראש הממשלה הקשורים אלמנטים הקשורים לתפוצה גבוהה של נקודות לעתים קרובות בשימוש ב- heAs מספק, השני של חומרים micropegicergicercgicercgation, סוף סוף סוף-to-to-to-to-to-to-togicergicergicergicergicergic, המאפשרים של חומרים לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, כדי להפחית את הרכיבים של בידוד קשה של חומרים לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, כלומר, לאחר מכן, לאחר מכן, כדי להפחית את הרכיבים של מחזור הדם-Fsygicial-R.com-to-to-to-to-to-to-to-Perfectgicial-Perfectgto-Perfectgto-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to

תהליך ה- HEA-PM מתחיל עם סגסוגת מכנית (מכלב) של אבקות אלמנטליות כדי להשיג פתרון מוצק על-טבעי. אבקת ה- מילימטר קומפקטית (CIP) או לחיצה בלתי-פוליטית, ואחריו על ידי שימוש ברכיבי HDFLT:0sintering או ניצוץ פלזמה (SPS)FLT:1 עבור דגניציה מהירה, כגון טכניקות לייזר מורכבות לפיתוח (ALM)

תכונות של HEA-PM משלב

השילוב של HEAs עם אבקת מתכתlurgy מניב נכסים כי הם לעתים קרובות מעל אלה של סגסוגת ראש מעובד קונבנציונלי או מסורתי PM.התת הבאה מפרטת את השיפורים המשמעותיים ביותר.

כוח ואומץ

הוא מעובד על ידי ראש הממשלה להציג כוחות תשואה יוצאי דופן וחוזקות רבנים האולטימטיביים, לעתים קרובות מעל 1 GPa תוך שמירה על טיהור משמעותי של גרגר מושג מושג במהלך סגסוגת מכנית וחטא תורם ל- Hall-Petch חיזוק.בנוסף, הפיזור ההומוגני של אלמנטים מרובים מייצר חיזוקים חד-פעמיים חזקים, ובמקרים מסוימים, משקעים קשים חלקיקים בגודל ננו שנוצרו במהלך החטא, לדוגמה, AlSF:

קורוזיה ולבוש התנגדות

ההרכב הרב-היסודי של HEAs יוצר סרט תחמוצת פסיבית שהוא יציב יותר ומגנה יותר מזה של פלדות אל-חלד.Industry מתכתlurgy, גודל דגנים משובח וצמצום ההפרדה נוספת משפר את ההתנגדות קורוזיה על ידי מתן יותר גבולות דגנים עבור היווצרות סרט פסיבי.מחקרים הראו כי PM-מעבדים אותו כמו CoCFeNimn להפגין FLT:0low corrosionrossationrlow בוהק ו-Fross, כמו רכיבי כוח העבודה המתאימים ביותר, כמו אלה.

יציבות

הוא ידוע על שמירה על כוחם בטמפרטורות גבוהות, נכס המוגבר במיקרואורגניזמים של ראש הממשלה.העדר שינויים בשלב תנודתיים ויציבות של ממטריקס ברזולוציה מוצקה מאפשר לראש הממשלה לפעול בטמפרטורות עד 1000 מעלות צלזיוס או גבוה יותר.לדוגמה, Refracfracfracfracfracs HE כמו WMoNbTaV המיוצר על ידי ⁇ ו-SLT:0yiels זה יחידות MPa מעל 800 מעלות צלזיוס, לא הופך את רכיבי ניקל מבוססי ניקל.

ייצור גמישות ושליטה בתהליכים

מעבר לשיפורי הנכסים, שילוב HEA-PM מציע יתרונות משמעותיים בייצור, עיצוב, ועלויות. היתרונות האלה מעצבים מחדש את האופן שבו מייצרים חומרים בעלי ביצועים גבוהים.

עיצוב Alloy והתאמה אישית

ראש הממשלה מאפשר הדבקה מהירה של יצירות חדשות של HEA ללא צורך בתבניות ליהוק יקר. חוקרים יכולים בקלות לשנות את יחס האלמנטים, להוסיף אלמנטים סגסוגת זעירים, או להציג חלקיקים חיזוקים כדי ליצור מיקרו-מבנה מותאם.ThisFLT:0compositional גמישות ניטראט FLT:1 מאיצה את התגלית של קידוד עבור יישומים ספציפיים, מחומרים מגנטיים לאחסון, לדוגמה, פחמן או חנקן כדי ליצור אבקה קשה יותר.

ליד-Net Shape הפקה

אבקת מתכתלורגיה מצטיין בייצור גיאוגרפיות מורכבות עם מינימום מבוך, כי הם לעתים קרובות קשה מכונה בשל קשיחות גבוהה, ליד-net-shape ראש הממשלה מבטל הרבה צעדים לאחר עיבוד. קומפקטיות וחטא יכול להשיג סובלנות בתוך 0.5% של הממדים הרצויים, צמצום פסולת חומרית ל-5% פחות או יותר בייצור תת-ערך זה הוא יקר במיוחד עבור רכיבים נדירים או גסים.

סקלאלה ועלויות יעילות

בעוד אבקת HEA היא כיום יקר יותר מאשר אבקות פלדה קונבנציונליות או אלומיניום, תהליך ראש הממשלה יכול להתחיל עלויות באמצעות צריכת אנרגיה מופחתת ניצול חומרים גבוה יותר.FLT:0Spark פלזמה מחטאת FLT:1 וטכניקות אחרות במהירות חטא מאפשרות ניתוק דקות ולא שעות, הורדת עלויות אנרגיה בנוסף, היכולת לשחזר ולנצל אבקת יתר של ייצור תוספת יעילה יותר, כמו גם עלייה של צריכת ייצור אטרקטיבית, הוא צפוי יותר ויותר.

יישומים אמיתיים בעולם

התכונות הייחודיות של PM-מעבדה HEAs כבר למצוא יישומים על פני כמה תעשיות.ב .במגזר החלל:0aerospace מגזרFLT:1, רכיבי HEA משמשים עבור מזרזים עתיריים, דיסקים טורבינות, ו קויצינור קויקט, שבו כוח והתנגדות ראש הממשלה חמצון הם קריטי.

בתחום האנרגיה, הוא נחקר עבור חומרי קידוד הכור הגרעיני והיתוך ראשון חומרי קיר בשל התנגדותם לנזקי קרינה וכוח עתיר רוח גבוהה.FLT:0Additive הייצור של חלקי HEA חלקFLT:1 גם מאפשר כלי מותאם אישית ותבניות עם חיים מורחבים, צמצום זמן ייצור.

אתגרים וכיוונים עתידיים

למרות ההבטחה, כמה אתגרים נותרו.FLT:0.Cost וזמינות של חומרי גלם 1FIRLT 1 - מאני הוא לסמוך על ניקל, מבולט, או מתכות השבורות כי הם יקרים וכפוף למגבלות שרשרת האספקה. אבקת ייצור עצמו הוא אנרגיה-רגיש, והשגת צפיפות מלאה ללא פגמים במרכיבים גדולים היא קשה.

מחקר עתידי מתמקד ב-FLT:0 (הרכבות ה- HEA אפקטיביות) , 1:1 באמצעות אלמנטים רבים יותר כמו אלומיניום, ברזל, ומניגנזיה, צמצום ההסתמכות על מתכות אסטרטגיות.התקדמות בייצור אבקה, כגון איטום מים וזיהום גז מותאם עבור מערכות מרובות-קומנטליות, יפחיתו עלויות נמוכות יותר ולשפר את המורכבות.

מסקנה

⁇ גבוהה-entropy מעובד באמצעות אבקה מתכתרגיה מציעים סינרגיה חזקה כי מטפל כמה האתגרים חומרים התובעניים ביותר.היכולת להשיג כוח יוצא דופן, עמידות קורוזיה, ויציבות תרמית תוך שמירה על גמישות הייצור ונוחות יעילות עלויות עמדות HEA-PM כטכנולוגיה מפתח להנדסה מתקדמת.כפי מחקר ממשיך להתגבר על המגבלות הנוכחיות, אימוץ חומרים אלה בחלל אוויר, אנרגיה, רכב, ביו-רפואי וסביר להניח כי הוא מייצג את הביצועים של המתכתיים.