Kanthal AF համաձուլվածք 837 ռեզիստոր-օհմ ալքրոմ Y ֆեկրալ համաձուլվածք

Kanthal AF-ը ֆերիտային երկաթ-քրոմ-ալյումինե համաձուլվածք է (FeCrAl համաձուլվածք)՝ մինչև 1300°C (2370°F) ջերմաստիճաններում օգտագործելու համար: Համաձուլվածքը բնութագրվում է օքսիդացման նկատմամբ գերազանց դիմադրողականությամբ և շատ լավ ձևի կայունությամբ, ինչը հանգեցնում է տարրերի երկարատև օգտագործման:

Կան-թալ AF-ը սովորաբար օգտագործվում է արդյունաբերական վառարանների և կենցաղային տեխնիկայի էլեկտրական տաքացման տարրերում։

Կենցաղային տեխնիկայի արդյունաբերության մեջ կիրառությունների օրինակներ են բաց փայլարային տարրերը տոստերների, վարսահարդարիչների, մանանդրաձև տարրերը օդափոխիչ ջեռուցիչների համար և որպես բաց կծիկային տարրեր մանրաթելային մեկուսիչ նյութի վրա՝ կերամիկական ապակե վերևի ջեռուցիչներում վառարաններում, կերամիկական ջեռուցիչներում եռման ափսեների համար, ձուլված կերամիկական մանրաթելի վրա կծիկներ՝ կերամիկական վառարաններով խոհանոցային ափսեների համար, օդափոխիչ ջեռուցիչների համար կախովի կծիկային տարրերում, ռադիատորների, կոնվեկցիոն ջեռուցիչների համար կախովի ուղիղ մետաղալարային տարրերում, ցախկեռասի նման տարրերում՝ տաք օդային ատրճանակների, ռադիատորների, չորանոցների համար։

Աբստրակտ Այս ուսումնասիրության մեջ ուրվագծվում է FeCrAl առևտրային համաձուլվածքի (Kanthal AF) կոռոզիայի մեխանիզմը ազոտային գազում (4.6) 900°C և 1200°C ջերմաստիճաններում թրծման ընթացքում: Կատարվել են իզոթերմային և ջերմացիկլային փորձարկումներ՝ փոփոխվող ընդհանուր ազդեցության ժամանակներով, տաքացման արագություններով և թրծման ջերմաստիճաններով: Օքսիդացման փորձարկումները օդում և ազոտային գազում իրականացվել են ջերմագրավիմետրիկ վերլուծության միջոցով: Միկրոկառուցվածքը բնութագրվում է սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակով (SEM-EDX), Օժերի էլեկտրոնային սպեկտրոսկոպիայով (AES) և կենտրոնացված իոնային փնջի (FIB-EDX) վերլուծությամբ: Արդյունքները ցույց են տալիս, որ կոռոզիայի առաջընթացը տեղի է ունենում AlN փուլային մասնիկներից կազմված տեղայնացված ենթամակերեսային նիտրիդացման շրջանների առաջացման միջոցով, ինչը նվազեցնում է ալյումինի ակտիվությունը և առաջացնում է փխրունություն և փշրում: Al-նիտրիդի առաջացման և Al-օքսիդի կշեռքի աճի գործընթացները կախված են թրծման ջերմաստիճանից և տաքացման արագությունից: Պարզվել է, որ FeCrAl համաձուլվածքի նիտրացումը ցածր թթվածնի մասնական ճնշման ազոտային գազում թրծման ընթացքում ավելի արագ գործընթաց է, քան օքսիդացումը, և ներկայացնում է համաձուլվածքի քայքայման հիմնական պատճառը։

Ներածություն FeCrAl-ի վրա հիմնված համաձուլվածքները (Kanthal AF ®) հայտնի են բարձր ջերմաստիճաններում իրենց գերազանց օքսիդացման դիմադրությամբ: Այս գերազանց հատկությունը կապված է մակերեսին թերմոդինամիկորեն կայուն ալյումինի նստվածքի առաջացման հետ, որը պաշտպանում է նյութը հետագա օքսիդացումից [1]: Չնայած կոռոզիոն դիմադրության գերազանց հատկություններին, FeCrAl-ի վրա հիմնված համաձուլվածքներից պատրաստված բաղադրիչների կյանքի տևողությունը կարող է սահմանափակվել, եթե մասերը հաճախ ենթարկվում են ջերմային ցիկլի բարձր ջերմաստիճաններում [2]: Դրա պատճառներից մեկն այն է, որ նստվածք առաջացնող տարրը՝ ալյումինը, սպառվում է համաձուլվածքի մատրիցում՝ ենթամակերեսային տարածքում՝ ալյումինի նստվածքի կրկնակի ջերմային ցնցումների ճաքերի և վերաձևավորման պատճառով: Եթե մնացած ալյումինի պարունակությունը նվազում է կրիտիկական կոնցենտրացիայից ցածր, համաձուլվածքը այլևս չի կարող վերաձևավորել պաշտպանիչ նստվածքը, ինչը հանգեցնում է աղետալի անջատման օքսիդացման՝ արագ աճող երկաթի և քրոմի վրա հիմնված օքսիդների առաջացմամբ [3,4]: Կախված շրջակա մթնոլորտից և մակերեսային օքսիդների թափանցելիությունից՝ սա կարող է նպաստել հետագա ներքին օքսիդացմանը կամ նիտրիդացմանը և ենթամակերեսային տարածքում անցանկալի փուլերի առաջացմանը [5]: Հանը և Յանգը ցույց են տվել, որ NiCrAl համաձուլվածքներում ալյումինի թեփուկ առաջացնող համաձուլվածքներում, օդային մթնոլորտում բարձր ջերմաստիճաններում ջերմային ցիկլի ընթացքում, հատկապես այն համաձուլվածքներում, որոնք պարունակում են ուժեղ նիտրիդ առաջացնող նյութեր, ինչպիսիք են Al-ը և Ti-ը [4], զարգանում է ներքին օքսիդացման և նիտրիդացման բարդ օրինաչափություն [6,7]: Հայտնի է, որ քրոմի օքսիդի թեփուկները ազոտի թափանցելի են, և Cr2N-ը ձևավորվում է կամ որպես ենթաթեփուկային շերտ, կամ որպես ներքին նստվածք [8,9]: Կարելի է ակնկալել, որ այս ազդեցությունն ավելի ծանր կլինի ջերմային ցիկլի պայմաններում, ինչը հանգեցնում է օքսիդային թեփուկի ճաքերի առաջացմանը և նվազեցնում է դրա արդյունավետությունը որպես ազոտի արգելք [6]: Այսպիսով, կոռոզիայի վարքագիծը կարգավորվում է օքսիդացման, որը հանգեցնում է պաշտպանիչ ալյումինի առաջացման/պահպանման, և ազոտի ներթափանցման միջև մրցակցությամբ, որը հանգեցնում է համաձուլվածքի մատրիցի ներքին նիտրիդացմանը՝ AlN փուլի առաջացման միջոցով [6,10], ինչը հանգեցնում է այդ շրջանի փշրմանը AlN փուլի ավելի բարձր ջերմային ընդարձակման պատճառով՝ համաձուլվածքի մատրիցի համեմատ [9]: Երբ FeCrAl համաձուլվածքները ենթարկվում են բարձր ջերմաստիճանների թթվածնի կամ այլ թթվածնի դոնորների, ինչպիսիք են H2O-ն կամ CO2-ը, մթնոլորտներում, գերիշխող ռեակցիան օքսիդացումն է, և առաջանում է ալյումինի թեփուկ, որը բարձր ջերմաստիճաններում անթափանցելի է թթվածնի կամ ազոտի համար և ապահովում է պաշտպանություն դրանց համաձուլվածքի մատրից ներթափանցումից: Սակայն, եթե ենթարկվում են վերականգնման մթնոլորտի (N2+H2) և պաշտպանիչ ալյումինի թեփուկի ճաքի, սկսվում է տեղային անջատողական օքսիդացում՝ ոչ պաշտպանիչ Cr և Ferich օքսիդների առաջացմամբ, որոնք ապահովում են ազոտի դիֆուզիայի բարենպաստ ուղի ֆերիտային մատրիցայի մեջ և AlN փուլի առաջացման համար [9]: Պաշտպանիչ (4.6) ազոտային մթնոլորտը հաճախ կիրառվում է FeCrAl համաձուլվածքների արդյունաբերական կիրառման մեջ: Օրինակ, ջերմային մշակման վառարաններում պաշտպանիչ ազոտային մթնոլորտով դիմադրության տաքացուցիչները FeCrAl համաձուլվածքների լայն կիրառման օրինակ են նման միջավայրում: Հեղինակները հայտնում են, որ FeCrAlY համաձուլվածքների օքսիդացման արագությունը զգալիորեն ավելի դանդաղ է, երբ թրծվում է թթվածնի ցածր մասնակի ճնշում ունեցող մթնոլորտում [11]: Ուսումնասիրության նպատակն էր որոշել, թե արդյոք (99.996%) ազոտ (4.6) գազում (Messer® սպեցիֆիկացիայի խառնուրդների մակարդակը՝ O2 + H2O < 10 ppm) թրծումը ազդում է FeCrAl համաձուլվածքի (Kanthal AF) կոռոզիոն դիմադրության վրա և որքանով է այն կախված թրծման ջերմաստիճանից, դրա տատանումից (ջերմային ցիկլ) և տաքացման արագությունից: