Lidhje Kanthal AF 837 resistohm alkrom aliazh Y fekral

Kanthal AF është një aliazh feritik hekur-krom-alumin (aliazh FeCrAl) për përdorim në temperatura deri në 1300°C (2370°F). Aliazhi karakterizohet nga rezistencë e shkëlqyer ndaj oksidimit dhe stabilitet shumë i mirë i formës që rezulton në jetëgjatësi të gjatë të elementit.

Kan-thal AF përdoret zakonisht në elementët elektrikë të ngrohjes në furrat industriale dhe pajisjet shtëpiake.

Shembuj të aplikimeve në industrinë e pajisjeve janë elementët e mikës së hapur për tosterë, tharëse flokësh, elementët në formë meandri për ngrohësit me ventilatorë dhe si elementë me spirale të hapura në material izolues me fibra në ngrohësit me sipërfaqe qeramike prej qelqi në soba, në ngrohësit qeramikë për pllaka zierjeje, spiralet në fibra qeramike të derdhura për pllaka gatimi me sobë qeramike, në elementët me spirale të varura për ngrohësit me ventilatorë, në elementët me tela të drejtë të varur për radiatorë, ngrohësit me konvekcion, në elementët në formë iriqi për pistoleta me ajër të nxehtë, radiatorë, tharëse rrobash.

Abstrakt Në studimin e tanishëm, përshkruhet mekanizmi i korrozionit të lidhjes komerciale FeCrAl (Kanthal AF) gjatë pjekjes në gaz azoti (4.6) në 900 °C dhe 1200 °C. U kryen teste izotermike dhe termociklike me kohë të ndryshme ekspozimi total, shpejtësi ngrohjeje dhe temperatura pjekjeje. Testi i oksidimit në ajër dhe gaz azoti u krye me anë të analizës termogravimetrike. Mikrostruktura karakterizohet nga mikroskopia elektronike skanuese (SEM-EDX), spektroskopia e elektroneve Auger (AES) dhe analiza e rrezes jonike të fokusuar (FIB-EDX). Rezultatet tregojnë se përparimi i korrozionit zhvillohet përmes formimit të rajoneve të lokalizuara të nitridimit nëntokësor, të përbëra nga grimca të fazës AlN, të cilat zvogëlojnë aktivitetin e aluminit dhe shkaktojnë brishtësi dhe copëtim. Proceset e formimit të nitritit të Al-it dhe rritjes së shkallës së oksidit të Al-it varen nga temperatura e pjekjes dhe shpejtësia e ngrohjes. U zbulua se nitridimi i aliazhit FeCrAl është një proces më i shpejtë se oksidimi gjatë pjekjes në një gaz azoti me presion të ulët të pjesshëm të oksigjenit dhe përfaqëson shkakun kryesor të degradimit të aliazhit.

Hyrje Aliazhet me bazë FeCrAl (Kanthal AF ®) janë të njohura për rezistencën e tyre superiore ndaj oksidimit në temperatura të larta. Kjo veti e shkëlqyer lidhet me formimin e shkallës termodinamikisht të qëndrueshme të aluminës në sipërfaqe, e cila e mbron materialin nga oksidimi i mëtejshëm [1]. Pavarësisht vetive superiore të rezistencës ndaj korrozionit, jetëgjatësia e komponentëve të prodhuar nga lidhjet me bazë FeCrAl mund të kufizohet nëse pjesët ekspozohen shpesh ndaj ciklit termik në temperatura të larta [2]. Një nga arsyet për këtë është se elementi formues i shkallës, alumini, konsumohet në matricën e lidhjes në zonën nëntokësore për shkak të çarjes dhe reformimit të përsëritur të shkallës së aluminës nga termo-shok. Nëse përmbajtja e mbetur e aluminit zvogëlohet nën përqendrimin kritik, lidhja nuk mund ta reformojë më shkallën mbrojtëse, duke rezultuar në një oksidim katastrofik shkëputës nga formimi i oksideve me bazë hekuri dhe kromi që rriten me shpejtësi [3,4]. Në varësi të atmosferës përreth dhe përshkueshmërisë së oksideve sipërfaqësore, kjo mund të lehtësojë oksidimin ose nitridimin e mëtejshëm të brendshëm dhe formimin e fazave të padëshiruara në rajonin nëntokësor [5]. Han dhe Young kanë treguar se në lidhjet NiCrAl që formojnë gurëza alumini, zhvillohet një model kompleks i oksidimit të brendshëm dhe nitridimit [6,7] gjatë ciklit termik në temperatura të larta në një atmosferë ajri, veçanërisht në lidhjet që përmbajnë formues të fortë nitridesh si Al dhe Ti [4]. Gurzat e oksidit të kromit dihet se janë të përshkueshme nga azoti, dhe Cr2N formohet ose si një shtresë nën-gurzash ose si precipitat i brendshëm [8,9]. Ky efekt mund të pritet të jetë më i rëndë në kushtet e ciklit termik, të cilat çojnë në çarje të gurëzave të oksidit dhe zvogëlojnë efektivitetin e tij si një barrierë ndaj azotit [6]. Sjellja ndaj korrozionit rregullohet kështu nga konkurrenca midis oksidimit, i cili çon në formimin/mirëmbajtjen mbrojtëse të aluminit, dhe hyrjes së azotit që çon në nitridimin e brendshëm të matricës së lidhjes nga formimi i fazës AlN [6,10], e cila çon në copëtimin e atij rajoni për shkak të zgjerimit më të lartë termik të fazës AlN krahasuar me matricën e lidhjes [9]. Kur aliazhet FeCrAl ekspozohen ndaj temperaturave të larta në atmosfera me oksigjen ose dhurues të tjerë të oksigjenit si H2O ose CO2, oksidimi është reaksioni dominues dhe formohet një shkallë alumini, e cila është e padepërtueshme ndaj oksigjenit ose azotit në temperatura të larta dhe siguron mbrojtje kundër depërtimit të tyre në matricën e aliazhit. Por, nëse ekspozohet ndaj atmosferës së reduktimit (N2+H2) dhe çarjes mbrojtëse të shkallës së aluminit, fillon një oksidim lokal shkëputës me formimin e oksideve jo-mbrojtëse të Cr dhe Ferich, të cilat ofrojnë një rrugë të favorshme për difuzionin e azotit në matricën ferritike dhe formimin e fazës AlN [9]. Atmosfera mbrojtëse (4.6) e azotit aplikohet shpesh në aplikimin industrial të aliazheve FeCrAl. Për shembull, ngrohësit e rezistencës në furrat e trajtimit të nxehtësisë me një atmosferë mbrojtëse të azotit janë një shembull i aplikimit të gjerë të aliazheve FeCrAl në një mjedis të tillë. Autorët raportojnë se shkalla e oksidimit të aliazheve FeCrAlY është dukshëm më e ngadaltë kur kalitet në një atmosferë me presione të ulëta të pjesshme të oksigjenit [11]. Qëllimi i studimit ishte të përcaktohej nëse kalitja në gaz (99.996%) azot (4.6) (niveli i papastërtisë Messer® spec. O2 + H2O < 10 ppm) ndikon në rezistencën ndaj korrozionit të lidhjes FeCrAl (Kanthal AF) dhe në çfarë mase varet nga temperatura e kalitjes, ndryshimi i saj (cikli termik) dhe shkalla e ngrohjes.