కాంతల్ AF మిశ్రమం 837 రెసిస్టోమ్ ఆల్క్రోమ్ Y ఫెక్రల్ మిశ్రమం

కాంథాల్ AF అనేది 1300°C (2370°F) వరకు ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ఉపయోగించే ఒక ఫెర్రైటిక్ ఇనుము-క్రోమియం-అల్యూమినియం మిశ్రమలోహం (FeCrAl మిశ్రమలోహం). ఈ మిశ్రమలోహం అద్భుతమైన ఆక్సీకరణ నిరోధకతను మరియు చాలా మంచి ఆకార స్థిరత్వాన్ని కలిగి ఉంటుంది, దీని ఫలితంగా ఎలిమెంట్ జీవితకాలం దీర్ఘకాలం ఉంటుంది.

కాన్-థాల్ AF ను సాధారణంగా పారిశ్రామిక కొలిమిలు మరియు గృహోపకరణాలలోని విద్యుత్ తాపన భాగాలలో ఉపయోగిస్తారు.

గృహోపకరణాల పరిశ్రమలోని అనువర్తనాలకు ఉదాహరణలు: టోస్టర్లు, హెయిర్ డ్రైయర్‌ల కోసం ఓపెన్ మైకా ఎలిమెంట్లలో; ఫ్యాన్ హీటర్‌ల కోసం మీండర్ ఆకారపు ఎలిమెంట్లలో; రేంజ్‌లలోని సిరామిక్ గ్లాస్ టాప్ హీటర్‌లలో ఫైబర్ ఇన్సులేటింగ్ మెటీరియల్‌పై ఓపెన్ కాయిల్ ఎలిమెంట్లుగా; బాయిలింగ్ ప్లేట్‌ల కోసం సిరామిక్ హీటర్‌లలో; సిరామిక్ హాబ్‌లతో కూడిన వంట ప్లేట్‌ల కోసం మౌల్డెడ్ సిరామిక్ ఫైబర్‌పై కాయిల్స్‌గా; ఫ్యాన్ హీటర్‌ల కోసం సస్పెండెడ్ కాయిల్ ఎలిమెంట్లలో; రేడియేటర్లు, కన్వెక్షన్ హీటర్‌ల కోసం సస్పెండెడ్ స్ట్రెయిట్ వైర్ ఎలిమెంట్లలో; హాట్ ఎయిర్ గన్‌లు, రేడియేటర్లు, టంబుల్ డ్రైయర్‌ల కోసం పోర్కుపైన్ ఎలిమెంట్లలో.

సారాంశం: ప్రస్తుత అధ్యయనంలో, 900 °C మరియు 1200 °C వద్ద నత్రజని వాయువు (4.6)లో అనీలింగ్ చేసేటప్పుడు వాణిజ్య FeCrAl మిశ్రమలోహం (కాంతాల్ AF) యొక్క తుప్పు పట్టే విధానం వివరించబడింది. మారుతున్న మొత్తం ఎక్స్‌పోజర్ సమయాలు, తాపన రేట్లు మరియు అనీలింగ్ ఉష్ణోగ్రతలతో ఐసోథర్మల్ మరియు థర్మో-సైక్లిక్ పరీక్షలు నిర్వహించబడ్డాయి. గాలి మరియు నత్రజని వాయువులో ఆక్సీకరణ పరీక్షను థర్మోగ్రావిమెట్రిక్ విశ్లేషణ ద్వారా నిర్వహించారు. మైక్రోస్ట్రక్చర్‌ను స్కానింగ్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీ (SEM-EDX), ఆగర్ ఎలక్ట్రాన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ (AES) మరియు ఫోకస్డ్ అయాన్ బీమ్ (FIB-EDX) విశ్లేషణల ద్వారా వర్గీకరించారు. AlN ఫేజ్ కణాలతో కూడిన స్థానికీకరించిన ఉపరితల నైట్రిడేషన్ ప్రాంతాల ఏర్పాటు ద్వారా తుప్పు ప్రక్రియ పురోగమిస్తుందని ఫలితాలు చూపిస్తున్నాయి, ఇది అల్యూమినియం క్రియాశీలతను తగ్గిస్తుంది మరియు పెళుసుదనం మరియు స్పాలోషన్‌కు కారణమవుతుంది. Al-నైట్రైడ్ ఏర్పడటం మరియు Al-ఆక్సైడ్ స్కేల్ పెరుగుదల ప్రక్రియలు అనీలింగ్ ఉష్ణోగ్రత మరియు తాపన రేటుపై ఆధారపడి ఉంటాయి. తక్కువ ఆక్సిజన్ పాక్షిక పీడనంతో కూడిన నైట్రోజన్ వాయువులో అనీలింగ్ చేసేటప్పుడు, FeCrAl మిశ్రమలోహం యొక్క నైట్రిడేషన్ అనేది ఆక్సీకరణ కంటే వేగవంతమైన ప్రక్రియ అని మరియు మిశ్రమలోహం క్షీణతకు ఇదే ప్రధాన కారణమని కనుగొనబడింది.

పరిచయం FeCrAl – ఆధారిత మిశ్రమలోహాలు (కాంథాల్ AF ®) అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద వాటి ఉన్నతమైన ఆక్సీకరణ నిరోధకతకు ప్రసిద్ధి చెందాయి. ఈ అద్భుతమైన లక్షణం ఉపరితలంపై ఉష్ణగతిక శాస్త్రపరంగా స్థిరమైన అల్యూమినా పొర ఏర్పడటంతో ముడిపడి ఉంది, ఇది పదార్థాన్ని మరింత ఆక్సీకరణ నుండి రక్షిస్తుంది [1]. ఉన్నతమైన తుప్పు నిరోధక లక్షణాలు ఉన్నప్పటికీ, FeCrAl – ఆధారిత మిశ్రమలోహాలతో తయారు చేయబడిన భాగాలు అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద తరచుగా ఉష్ణ చక్రానికి గురైతే వాటి జీవితకాలం పరిమితం కావచ్చు [2]. దీనికి గల కారణాలలో ఒకటి, పదేపదే జరిగే థర్మో-షాక్ పగుళ్లు మరియు అల్యూమినా పొర యొక్క పునఃరూపకల్పన కారణంగా, పొరను ఏర్పరిచే మూలకమైన అల్యూమినియం, ఉపరితలం క్రింద ఉన్న ప్రాంతంలోని మిశ్రమలోహ మాతృకలో వినియోగించబడుతుంది. మిగిలిన అల్యూమినియం పరిమాణం క్లిష్టమైన సాంద్రత కంటే తక్కువకు పడిపోతే, మిశ్రమలోహం రక్షిత పొరను పునఃరూపకల్పన చేయలేదు, దీని ఫలితంగా వేగంగా పెరిగే ఇనుము-ఆధారిత మరియు క్రోమియం-ఆధారిత ఆక్సైడ్‌ల ఏర్పాటు ద్వారా విపత్కరమైన బ్రేక్‌అవే ఆక్సీకరణ జరుగుతుంది [3,4]. పరిసర వాతావరణం మరియు ఉపరితల ఆక్సైడ్‌ల పారగమ్యతను బట్టి, ఇది మరింత అంతర్గత ఆక్సీకరణ లేదా నైట్రిడేషన్‌ను మరియు ఉపరితలం క్రింద ఉన్న ప్రాంతంలో అవాంఛిత దశల ఏర్పాటును సులభతరం చేస్తుంది [5]. హాన్ మరియు యంగ్, అల్యూమినా స్కేల్ ఏర్పరిచే Ni Cr Al మిశ్రమలోహాలలో, గాలి వాతావరణంలో అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద థర్మల్ సైక్లింగ్ సమయంలో అంతర్గత ఆక్సీకరణ మరియు నైట్రిడేషన్ యొక్క సంక్లిష్ట నమూనా అభివృద్ధి చెందుతుందని చూపించారు [6,7], ముఖ్యంగా Al మరియు Ti వంటి బలమైన నైట్రైడ్ ఫార్మర్‌లను కలిగి ఉన్న మిశ్రమలోహాలలో [4]. క్రోమియం ఆక్సైడ్ స్కేల్స్ నైట్రోజన్ పారగమ్యతను కలిగి ఉంటాయని మరియు Cr2 N ఒక ఉప-స్కేల్ పొరగా లేదా అంతర్గత అవక్షేపంగా ఏర్పడుతుందని తెలుసు [8,9]. ఈ ప్రభావం థర్మల్ సైక్లింగ్ పరిస్థితులలో మరింత తీవ్రంగా ఉంటుందని అంచనా వేయవచ్చు, ఇది ఆక్సైడ్ స్కేల్ పగుళ్లకు దారితీస్తుంది మరియు నైట్రోజన్‌కు అవరోధంగా దాని ప్రభావాన్ని తగ్గిస్తుంది [6]. అందువల్ల, తుప్పు ప్రవర్తన ఆక్సీకరణ మరియు నైట్రోజన్ ప్రవేశం మధ్య పోటీ ద్వారా నియంత్రించబడుతుంది. ఆక్సీకరణ రక్షిత అల్యూమినా ఏర్పడటానికి/నిల్వ చేయడానికి దారితీస్తుంది, అయితే నైట్రోజన్ ప్రవేశం AlN దశ ఏర్పడటం ద్వారా మిశ్రమలోహ మాతృక యొక్క అంతర్గత నైట్రిడేషన్‌కు దారితీస్తుంది [6,10]. ఇది మిశ్రమలోహ మాతృకతో పోలిస్తే AlN దశ యొక్క అధిక ఉష్ణ వ్యాకోచం కారణంగా ఆ ప్రాంతం యొక్క స్పాలోషన్‌కు దారితీస్తుంది [9]. FeCrAl మిశ్రమలోహాలను ఆక్సిజన్ లేదా H2O లేదా CO2 వంటి ఇతర ఆక్సిజన్ దాతలు ఉన్న వాతావరణంలో అధిక ఉష్ణోగ్రతలకు గురిచేసినప్పుడు, ఆక్సీకరణ అనేది ప్రధాన చర్యగా జరుగుతుంది, మరియు అల్యూమినా పొర ఏర్పడుతుంది, ఇది అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ఆక్సిజన్ లేదా నైట్రోజన్‌కు అపారగమ్యంగా ఉండి, మిశ్రమలోహ మాతృకలోకి వాటి చొరబాటుకు వ్యతిరేకంగా రక్షణను అందిస్తుంది. కానీ, క్షయకరణ వాతావరణానికి (N2+H2) గురిచేసినప్పుడు, మరియు రక్షిత అల్యూమినా పొర పగిలినప్పుడు, రక్షితం కాని Cr మరియు Fe-రిచ్ ఆక్సైడ్‌ల ఏర్పాటు ద్వారా స్థానిక బ్రేక్‌అవే ఆక్సీకరణ ప్రారంభమవుతుంది, ఇది ఫెర్రైటిక్ మాతృకలోకి నైట్రోజన్ వ్యాప్తి చెందడానికి మరియు AlN దశ ఏర్పడటానికి అనుకూలమైన మార్గాన్ని అందిస్తుంది [9]. FeCrAl మిశ్రమలోహాల పారిశ్రామిక అనువర్తనంలో రక్షిత (4.6) నైట్రోజన్ వాతావరణం తరచుగా ఉపయోగించబడుతుంది. ఉదాహరణకు, రక్షిత నైట్రోజన్ వాతావరణంతో కూడిన ఉష్ణ చికిత్స కొలిమిలలోని రెసిస్టెన్స్ హీటర్లు అటువంటి వాతావరణంలో FeCrAl మిశ్రమలోహాల విస్తృత అనువర్తనానికి ఒక ఉదాహరణ. తక్కువ ఆక్సిజన్ పాక్షిక పీడనాలు ఉన్న వాతావరణంలో ఎనీలింగ్ చేసినప్పుడు FeCrAlY మిశ్రమలోహాల ఆక్సీకరణ రేటు గణనీయంగా నెమ్మదిగా ఉంటుందని రచయితలు నివేదిస్తున్నారు [11]. (99.996%) నైట్రోజన్ (4.6) వాయువులో (మెస్సర్® స్పెసిఫికేషన్ ప్రకారం మలిన స్థాయి O2 + H2O < 10 ppm) అనీలింగ్ చేయడం అనేది FeCrAl మిశ్రమలోహం (కాంతాల్ AF) యొక్క తుప్పు నిరోధకతను ప్రభావితం చేస్తుందో లేదో మరియు అది అనీలింగ్ ఉష్ణోగ్రత, దాని వైవిధ్యం (థర్మల్-సైక్లింగ్), మరియు తాపన రేటుపై ఏ మేరకు ఆధారపడి ఉంటుందో నిర్ధారించడమే ఈ అధ్యయనం యొక్క లక్ష్యం.