కాంథాల్ AF మిశ్రమం 837 రెసిస్టోమ్ ఆల్క్రోమ్ Y ఫెక్రల్ మిశ్రమం

కాంతల్ AF అనేది 1300°C (2370°F) వరకు ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ఉపయోగించడానికి వీలు కల్పించే ఫెర్రిటిక్ ఐరన్-క్రోమియం-అల్యూమినియం మిశ్రమం (FeCrAl మిశ్రమం). ఈ మిశ్రమం అద్భుతమైన ఆక్సీకరణ నిరోధకత మరియు చాలా మంచి రూప స్థిరత్వం కలిగి ఉంటుంది, ఫలితంగా మూలకాల జీవితకాలం ఎక్కువగా ఉంటుంది.

కాన్-థాల్ AF సాధారణంగా పారిశ్రామిక ఫర్నేసులు మరియు గృహోపకరణాలలో విద్యుత్ తాపన మూలకాలలో ఉపయోగించబడుతుంది.

ఉపకరణాల పరిశ్రమలోని అనువర్తనాలకు ఉదాహరణలు టోస్టర్ల కోసం ఓపెన్ మైకా ఎలిమెంట్స్‌లో, హెయిర్ డ్రైయర్‌లలో, ఫ్యాన్ హీటర్‌ల కోసం మెండర్ ఆకారపు ఎలిమెంట్‌లలో మరియు రేంజ్‌లలోని సిరామిక్ గ్లాస్ టాప్ హీటర్‌లలో ఫైబర్ ఇన్సులేటింగ్ మెటీరియల్‌పై ఓపెన్ కాయిల్ ఎలిమెంట్‌లుగా, బాయిల్ ప్లేట్‌ల కోసం సిరామిక్ హీటర్‌లలో, సిరామిక్ హాబ్‌లతో వంట ప్లేట్‌ల కోసం అచ్చుపోసిన సిరామిక్ ఫైబర్‌పై కాయిల్స్, ఫ్యాన్ హీటర్‌ల కోసం సస్పెండ్ చేయబడిన కాయిల్ ఎలిమెంట్‌లలో, రేడియేటర్‌ల కోసం సస్పెండ్ చేయబడిన స్ట్రెయిట్ వైర్ ఎలిమెంట్‌లలో, కన్వెక్షన్ హీటర్‌లలో, హాట్ ఎయిర్ గన్‌ల కోసం పోర్కుపైన్ ఎలిమెంట్‌లలో, రేడియేటర్‌లు, టంబుల్ డ్రైయర్‌ల కోసం.

సారాంశం ప్రస్తుత అధ్యయనంలో, 900 °C మరియు 1200 °C వద్ద నైట్రోజన్ వాయువు (4.6)లో ఎనియలింగ్ సమయంలో వాణిజ్య FeCrAl మిశ్రమం (కాంతల్ AF) యొక్క తుప్పు విధానం వివరించబడింది. వివిధ మొత్తం ఎక్స్‌పోజర్ సమయాలు, తాపన రేట్లు మరియు ఎనియలింగ్ ఉష్ణోగ్రతలతో ఐసోథర్మల్ మరియు థర్మో-సైక్లిక్ పరీక్షలు నిర్వహించబడ్డాయి. గాలి మరియు నైట్రోజన్ వాయువులో ఆక్సీకరణ పరీక్షను థర్మోగ్రావిమెట్రిక్ విశ్లేషణ ద్వారా నిర్వహించారు. మైక్రోస్ట్రక్చర్ స్కానింగ్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీ (SEM-EDX), ఆగర్ ఎలక్ట్రాన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ (AES) మరియు ఫోకస్డ్ అయాన్ బీమ్ (FIB-EDX) విశ్లేషణ ద్వారా వర్గీకరించబడింది. తుప్పు యొక్క పురోగతి AlN దశ కణాలతో కూడిన స్థానికీకరించిన ఉపరితల నైట్రిడేషన్ ప్రాంతాల ఏర్పాటు ద్వారా జరుగుతుందని ఫలితాలు చూపిస్తున్నాయి, ఇది అల్యూమినియం కార్యకలాపాలను తగ్గిస్తుంది మరియు పెళుసుదనం మరియు స్పాలేషన్‌కు కారణమవుతుంది. అల్-నైట్రైడ్ నిర్మాణం మరియు అల్-ఆక్సైడ్ స్కేల్ పెరుగుదల ప్రక్రియలు ఎనియలింగ్ ఉష్ణోగ్రత మరియు తాపన రేటుపై ఆధారపడి ఉంటాయి. తక్కువ ఆక్సిజన్ పాక్షిక పీడనం ఉన్న నైట్రోజన్ వాయువులో ఎనియలింగ్ సమయంలో ఆక్సీకరణ కంటే FeCrAl మిశ్రమం యొక్క నైట్రిడేషన్ వేగవంతమైన ప్రక్రియ అని మరియు మిశ్రమం క్షీణతకు ప్రధాన కారణాన్ని సూచిస్తుందని కనుగొనబడింది.

పరిచయం FeCrAl – ఆధారిత మిశ్రమలోహాలు (కాంతల్ AF ®) అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద వాటి ఉన్నతమైన ఆక్సీకరణ నిరోధకతకు ప్రసిద్ధి చెందాయి. ఈ అద్భుతమైన లక్షణం ఉపరితలంపై థర్మోడైనమిక్‌గా స్థిరమైన అల్యూమినా స్కేల్ ఏర్పడటానికి సంబంధించినది, ఇది పదార్థాన్ని మరింత ఆక్సీకరణం నుండి రక్షిస్తుంది [1]. ఉన్నతమైన తుప్పు నిరోధక లక్షణాలు ఉన్నప్పటికీ, FeCrAl – ఆధారిత మిశ్రమలోహాల నుండి తయారు చేయబడిన భాగాల జీవితకాలం అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద తరచుగా థర్మల్ సైక్లింగ్‌కు గురైతే పరిమితం చేయవచ్చు [2]. దీనికి ఒక కారణం ఏమిటంటే, స్కేల్ ఏర్పడే మూలకం, అల్యూమినియం, అల్యూమినా స్కేల్ యొక్క పునరావృత థర్మో-షాక్ పగుళ్లు మరియు సంస్కరణ కారణంగా సబ్‌సర్ఫేస్ ఏరియాలోని అల్లాయ్ మ్యాట్రిక్స్‌లో వినియోగించబడుతుంది. క్లిష్టమైన సాంద్రత క్రింద మిగిలిన అల్యూమినియం కంటెంట్ తగ్గితే, మిశ్రమం ఇకపై రక్షిత స్కేల్‌ను సంస్కరించదు, ఫలితంగా వేగంగా పెరుగుతున్న ఇనుము-ఆధారిత మరియు క్రోమియం-ఆధారిత ఆక్సైడ్‌లు [3,4] ఏర్పడటం ద్వారా విపత్తు బ్రేక్‌అవే ఆక్సీకరణ జరుగుతుంది. చుట్టుపక్కల వాతావరణం మరియు ఉపరితల ఆక్సైడ్‌ల పారగమ్యతను బట్టి ఇది మరింత అంతర్గత ఆక్సీకరణ లేదా నైట్రిడేషన్ మరియు సబ్‌సర్ఫేస్ ప్రాంతంలో అవాంఛనీయ దశల ఏర్పాటును సులభతరం చేస్తుంది [5]. హాన్ మరియు యంగ్, Ni Cr Al మిశ్రమాలను ఏర్పరుస్తున్న అల్యూమినా స్కేల్‌లో, గాలి వాతావరణంలో అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, ముఖ్యంగా Al మరియు Ti [4] వంటి బలమైన నైట్రైడ్ ఫార్మర్‌లను కలిగి ఉన్న మిశ్రమాలలో, థర్మల్ సైక్లింగ్ సమయంలో అంతర్గత ఆక్సీకరణ మరియు నైట్రిడేషన్ యొక్క సంక్లిష్ట నమూనా [6,7] అభివృద్ధి చెందుతుందని చూపించారు. క్రోమియం ఆక్సైడ్ స్కేల్‌లు నైట్రోజన్ పారగమ్యంగా ఉంటాయి మరియు Cr2 N ఉప-స్కేల్ పొరగా లేదా అంతర్గత అవక్షేపంగా ఏర్పడుతుంది [8,9]. ఈ ప్రభావం థర్మల్ సైక్లింగ్ పరిస్థితులలో మరింత తీవ్రంగా ఉంటుందని అంచనా వేయవచ్చు, ఇది ఆక్సైడ్ స్కేల్ పగుళ్లకు దారితీస్తుంది మరియు నైట్రోజన్‌కు అవరోధంగా దాని ప్రభావాన్ని తగ్గిస్తుంది [6]. తుప్పు ప్రవర్తన ఆక్సీకరణ మధ్య పోటీ ద్వారా నియంత్రించబడుతుంది, ఇది రక్షిత అల్యూమినా నిర్మాణం/నిర్వహణకు దారితీస్తుంది మరియు నైట్రోజన్ ప్రవేశం AlN దశ [6,10] ఏర్పడటం ద్వారా మిశ్రమం మాతృక యొక్క అంతర్గత నైట్రిడేషన్‌కు దారితీస్తుంది, ఇది మిశ్రమం మాతృక [9]తో పోలిస్తే AlN దశ యొక్క అధిక ఉష్ణ విస్తరణ కారణంగా ఆ ప్రాంతం యొక్క స్పలేషన్‌కు దారితీస్తుంది. ఆక్సిజన్ లేదా H2O లేదా CO2 వంటి ఇతర ఆక్సిజన్ దాతలతో కూడిన వాతావరణంలో FeCrAl మిశ్రమాలను అధిక ఉష్ణోగ్రతలకు బహిర్గతం చేసినప్పుడు, ఆక్సీకరణ అనేది ఆధిపత్య ప్రతిచర్య, మరియు అల్యూమినా స్కేల్ ఏర్పడుతుంది, ఇది అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ఆక్సిజన్ లేదా నైట్రోజన్‌కు అగమ్యగోచరంగా ఉంటుంది మరియు మిశ్రమం మాతృకలోకి వాటి చొరబాటు నుండి రక్షణను అందిస్తుంది. కానీ, తగ్గింపు వాతావరణం (N2+H2) మరియు రక్షిత అల్యూమినా స్కేల్ పగుళ్లకు గురైనట్లయితే, స్థానిక బ్రేక్అవే ఆక్సీకరణ నాన్-ప్రొటెక్టివ్ Cr మరియు ఫెరిచ్ ఆక్సైడ్‌ల ఏర్పాటు ద్వారా ప్రారంభమవుతుంది, ఇవి ఫెర్రిటిక్ మాతృకలోకి నత్రజని వ్యాప్తికి మరియు AlN దశ ఏర్పడటానికి అనుకూలమైన మార్గాన్ని అందిస్తాయి [9]. FeCrAl మిశ్రమాల పారిశ్రామిక అనువర్తనంలో రక్షిత (4.6) నత్రజని వాతావరణం తరచుగా వర్తించబడుతుంది. ఉదాహరణకు, రక్షిత నత్రజని వాతావరణంతో వేడి చికిత్స ఫర్నేసులలో నిరోధక హీటర్లు అటువంటి వాతావరణంలో FeCrAl మిశ్రమాల విస్తృత అనువర్తనానికి ఉదాహరణ. తక్కువ ఆక్సిజన్ పాక్షిక పీడనాలు కలిగిన వాతావరణంలో ఎనియలింగ్ చేసినప్పుడు FeCrAlY మిశ్రమాల ఆక్సీకరణ రేటు గణనీయంగా నెమ్మదిగా ఉంటుందని రచయితలు నివేదిస్తున్నారు [11]. (99.996%) నైట్రోజన్ (4.6) వాయువు (మెస్సర్® స్పెక్. ఇంప్యూరిటీ లెవల్ O2 + H2O < 10 ppm) లో ఎనియలింగ్ చేయడం వలన FeCrAl మిశ్రమం (కాంతల్ AF) యొక్క తుప్పు నిరోధకత ప్రభావితం అవుతుందా లేదా అనేది మరియు అది ఎనియలింగ్ ఉష్ణోగ్రత, దాని వైవిధ్యం (థర్మల్-సైక్లింగ్) మరియు తాపన రేటుపై ఎంతవరకు ఆధారపడి ఉంటుందో నిర్ణయించడం ఈ అధ్యయనం యొక్క లక్ష్యం.