Liga Kanthal AF 837 resistohm alchrome Y liga fecral

Kanthal AF huwa liga ferritika tal-ħadid-kromju-aluminju (liga FeCrAl) għall-użu f'temperaturi sa 1300 ° C (2370 ° F). Il-liga hija kkaratterizzata minn reżistenza eċċellenti għall-ossidazzjoni u stabbiltà tal-forma tajba ħafna li tirriżulta f'ħajja twila tal-element.

Kan-thal AF huwa tipikament użat f'elementi ta 'tisħin elettriċi fi fran industrijali u apparat tad-dar.

Eżempju ta' applikazzjonijiet fl-industrija tal-appliances huma f'elementi miftuħa tal-majka għal toasters, hair dryers, f'elementi f'forma ta' meander għal fan heaters u bħala elementi ta' coil miftuħa fuq materjal iżolanti tal-fibra f'ħiters ta' fuq tal-ħġieġ taċ-ċeramika f'meded, f'ħiters taċ-ċeramika għal pjanċi tat-togħlija, coils fuq fibra taċ-ċeramika iffurmata għal pjanċi tat-tisjir b'hobs taċ-ċeramika, f'elementi coil sospiżi għal fan heaters, f'elementi sospiżi tal-wajer dritti għal radjaturi, ħiters tal-konvezzjoni, f'elementi porcupine għal pistoli tal-arja sħuna, radjaturi, tumble dryers.

Astratt Fl-istudju preżenti, il-mekkaniżmu ta 'korrużjoni ta' liga FeCrAl kummerċjali (Kanthal AF) waqt ittemprar fil-gass tan-nitroġenu (4.6) f'900 °C u 1200 °C huwa deskritt fil-qosor. Twettqu testijiet iżotermiċi u termo-ċikliċi b'ħinijiet ta' espożizzjoni totali, rati ta' tisħin, u temperaturi ta' ttemprar li jvarjaw. It-test tal-ossidazzjoni fl-arja u l-gass tan-nitroġenu twettqu b'analiżi termogravimetrika. Il-mikrostruttura hija kkaratterizzata minn mikroskopija elettronika tal-iskannjar (SEM-EDX), spettroskopija tal-elettron Auger (AES), u analiżi ta 'raġġ tal-joni iffukat (FIB-EDX). Ir-riżultati juru li l-progressjoni tal-korrużjoni sseħħ permezz tal-formazzjoni ta 'reġjuni ta' nitridazzjoni ta 'taħt il-wiċċ lokalizzati, komposti minn partiċelli tal-fażi AlN, li jnaqqas l-attività tal-aluminju u tikkawża t-fraġilità u l-ispallazzjoni. Il-proċessi tal-formazzjoni tal-Al-nitrude u t-tkabbir tal-iskala tal-Al-oxide jiddependu fuq it-temperatura tal-ittemprar u r-rata tat-tisħin. Instab li n-nitritazzjoni tal-liga FeCrAl hija proċess aktar mgħaġġel mill-ossidazzjoni waqt it-ttemprar f'gass tan-nitroġenu bi pressjoni parzjali baxxa ta 'ossiġnu u tirrappreżenta l-kawża ewlenija tad-degradazzjoni tal-liga.

Introduzzjoni Ligi bbażati fuq FeCrAl (Kanthal AF ®) huma magħrufa sew għar-reżistenza superjuri ta 'ossidazzjoni tagħhom f'temperaturi elevati. Din il-proprjetà eċċellenti hija relatata mal-formazzjoni ta 'skala ta' alumina termodinamikament stabbli fuq il-wiċċ, li tipproteġi l-materjal kontra ossidazzjoni ulterjuri [1]. Minkejja proprjetajiet superjuri ta 'reżistenza għall-korrużjoni, il-ħajja tal-komponenti manifatturati minn ligi bbażati fuq FeCrAl tista' tkun limitata jekk il-partijiet huma ta 'spiss esposti għal ċikliżmu termali f'temperaturi elevati [2]. Waħda mir-raġunijiet għal dan hija li l-element li jifforma l-iskala, l-aluminju, jiġi kkunsmat fil-matriċi tal-liga fiż-żona ta 'taħt il-wiċċ minħabba l-qsim termo-xokk ripetut u r-riforma tal-iskala tal-alumina. Jekk il-kontenut ta 'aluminju li jifdal jonqos taħt il-konċentrazzjoni kritika, il-liga ma tistax tibqa' tirriforma l-iskala protettiva, li tirriżulta f'ossidazzjoni katastrofika li tinqala 'bil-formazzjoni ta' ossidi bbażati fuq il-ħadid u bbażati fuq il-kromju li qed jikbru malajr [3,4]. Skont l-atmosfera tal-madwar u l-permeabilità tal-ossidi tal-wiċċ dan jista’ jiffaċilita aktar ossidazzjoni interna jew nitridazzjoni u formazzjoni ta’ fażijiet mhux mixtieqa fir-reġjun ta’ taħt il-wiċċ [5]. Han u Young wrew li fl-iskala ta' l-alumina li tifforma ligi Ni Cr Al, tiżviluppa mudell kumpless ta' ossidazzjoni interna u nitridazzjoni [6,7] waqt iċ-ċikliżmu termali f'temperaturi elevati f'atmosfera ta' l-arja, speċjalment f'ligi li fihom formaturi qawwija ta' nitrur bħal Al u Ti [4]. L-iskali tal-ossidu tal-kromju huma magħrufa li huma permeabbli għan-nitroġenu, u Cr2 N jifforma jew bħala saff sub-skala jew bħala preċipitat intern [8,9]. Dan l-effett jista' jkun mistenni li jkun aktar sever taħt kundizzjonijiet ta' ċikliżmu termali li jwasslu għal qsim fuq skala ta' ossidu u jnaqqsu l-effettività tiegħu bħala ostaklu għan-nitroġenu [6]. L-imġiba tal-korrużjoni hija għalhekk irregolata mill-kompetizzjoni bejn l-ossidazzjoni, li twassal għall-formazzjoni/manutenzjoni protettiva tal-alumina, u d-dħul tan-nitroġenu li jwassal għal nitridazzjoni interna tal-matriċi tal-liga permezz tal-formazzjoni tal-fażi AlN [6,10], li twassal għall-ispallazzjoni ta ' dak ir-reġjun minħabba espansjoni termali ogħla tal-fażi AlN meta mqabbla mal-matriċi tal-liga [9]. Meta tesponi ligi FeCrAl għal temperaturi għoljin f'atmosferi b'ossiġnu jew donaturi oħra ta 'ossiġnu bħal H2O jew CO2, l-ossidazzjoni hija r-reazzjoni dominanti, u tifforma skala ta' alumina, li hija impermeabbli għall-ossiġnu jew nitroġenu f'temperaturi elevati u tipprovdi protezzjoni kontra l-intrużjoni tagħhom fil- matriċi tal-liga. Iżda, jekk espost għal atmosfera ta 'tnaqqis (N2 + H2), u xquq ta' skala ta 'alumina protettiva, ossidazzjoni breakaway lokali tibda bil-formazzjoni ta' ossidi Cr u Ferich mhux protettivi, li jipprovdu passaġġ favorevoli għad-diffużjoni tan-nitroġenu fil-matriċi ferritika u l-formazzjoni tal-fażi AlN [9]. L-atmosfera protettiva tan-nitroġenu (4.6) hija applikata ta 'spiss fl-applikazzjoni industrijali tal-ligi FeCrAl. Pereżempju, ħiters ta 'reżistenza fi fran għat-trattament tas-sħana b'atmosfera protettiva ta' nitroġenu huma eżempju tal-applikazzjoni mifruxa ta 'ligi FeCrAl f'ambjent bħal dan. L-awturi jirrappurtaw li r-rata ta 'ossidazzjoni tal-ligi FeCrAlY hija konsiderevolment aktar bil-mod meta ttemprar f'atmosfera bi pressjonijiet parzjali baxxi ta' ossiġnu [11]. L-għan tal-istudju kien li jiddetermina jekk it-ttemprar f'gass tan-nitroġenu (4.6) (99.996%) (Messer® spec. livell ta' impurità O2 + H2O < 10 ppm) jaffettwax ir-reżistenza għall-korrużjoni tal-liga FeCrAl (Kanthal AF) u sa liema punt jiddependi fuq it-temperatura tal-ittemprar, il-varjazzjoni tagħha (termal-cycling), u r-rata tat-tisħin.