Kanthal AF metalliseos 837 resistohm alchrome Y fecral metalliseos

Kanthal AF on ferriittinen rauta-kromi-alumiiniseos (FeCrAl-seos), joka on tarkoitettu käytettäväksi jopa 1300°C:n (2370°F) lämpötiloissa. Seokselle on ominaista erinomainen hapettumisenkestävyys ja erittäin hyvä muotostabiilisuus, mikä johtaa pitkän elementin käyttöiän.

Kan-thal AF:ää käytetään tyypillisesti sähkölämmityselementeissä teollisuusuuneissa ja kodinkoneissa.

Esimerkkejä sovelluksista laiteteollisuudessa ovat avoimissa kiilleelementeissä leivänpaahtimissa, hiustenkuivaajissa, meandermuotoisissa elementeissä tuuletinlämmittimissä ja avopatterielementeinä kuitueristemateriaalina keraamisissa lasitaskulämmittimissä sarjoissa, keraamisissa keittolevyjen lämmittimissä, käämit muotoillulle keraamiselle kuidulle keittolevyille, joissa on keraamiset keittolevyt, ripustetuissa patterielementeissä tuuletinlämmittimille, ripustetuissa suoralangaisissa elementeissä jäähdyttimiin, konvektiolämmittimiin, piikkielementeissä kuumailmapistooleihin, pattereihin, kuivausrumpuihin.

Tiivistelmä Tässä tutkimuksessa hahmotellaan kaupallisen FeCrAl-lejeeringin (Kanthal AF) korroosiomekanismia hehkutuksen aikana typpikaasussa (4.6) 900 °C:ssa ja 1200 °C:ssa. Suoritettiin isotermiset ja termosykliset testit vaihtelevilla kokonaisaltistusajoilla, kuumennusnopeuksilla ja hehkutuslämpötiloilla. Hapetuskoe ilmassa ja typpikaasussa suoritettiin termogravimetrisella analyysillä. Mikrorakenteelle on tunnusomaista pyyhkäisyelektronimikroskooppi (SEM-EDX), Auger-elektronispektroskopia (AES) ja fokusoitu ionisuihku (FIB-EDX). Tulokset osoittavat, että korroosion eteneminen tapahtuu paikallisten, AlN-faasihiukkasista koostuvien maanalaisten nitridaatioalueiden muodostumisen kautta, mikä vähentää alumiinin aktiivisuutta ja aiheuttaa haurastumista ja lohkeilua. Al-nitridin muodostumisprosessit ja Al-oksidiskaalan kasvu riippuvat hehkutuslämpötilasta ja kuumennusnopeudesta. Havaittiin, että FeCrAl-lejeeringin nitridointi on nopeampi prosessi kuin hapetus hehkutuksen aikana typpikaasussa, jossa on alhainen hapen osapaine, ja se on seoksen hajoamisen pääasiallinen syy.

Johdanto FeCrAl-pohjaiset seokset (Kanthal AF ®) tunnetaan erinomaisesta hapettumisenkestävyydestään korkeissa lämpötiloissa. Tämä erinomainen ominaisuus liittyy termodynaamisesti stabiilin alumiinioksidihilseen muodostumiseen pinnalle, joka suojaa materiaalia lisähapettumiselta [1]. Huolimatta ylivoimaisista korroosionkestävistä ominaisuuksista, FeCrAl-pohjaisista seoksista valmistettujen komponenttien käyttöikää voidaan rajoittaa, jos osat altistuvat usein lämpökierrolle korkeissa lämpötiloissa [2]. Yksi syy tähän on se, että kalkkia muodostavaa elementtiä, alumiinia, kuluu lejeeringimatriisiin maanalaisella alueella johtuen toistuvasta lämpöshokkihalkeilusta ja alumiinioksidihilseen reformoitumisesta. Jos jäljellä oleva alumiinipitoisuus laskee kriittisen pitoisuuden alapuolelle, seos ei enää pysty uudistamaan suojaavaa asteikkoa, mikä johtaa katastrofaaliseen irtoamiseen hapettumiseen, koska muodostuu nopeasti kasvavia rauta- ja kromipohjaisia ​​oksideja [3,4]. Riippuen ympäröivästä ilmakehästä ja pintaoksidien läpäisevyydestä tämä voi edistää sisäistä hapettumista tai nitridaatiota ja ei-toivottujen faasien muodostumista maanalaisella alueella [5]. Han ja Young ovat osoittaneet, että alumiinioksidia muodostavissa Ni Cr Al -seoksissa monimutkainen sisäinen hapettumis- ja nitridaatiokuvio kehittyy [6,7] lämpökierron aikana korotetuissa lämpötiloissa ilmakehässä, erityisesti seoksissa, jotka sisältävät vahvoja nitridinmuodostajia, kuten Al. ja Ti [4]. Kromioksidisuomujen tiedetään olevan typpeä läpäiseviä, ja Cr2N muodostuu joko alamittakerroksena tai sisäisenä sakana [8,9]. Tämän vaikutuksen voidaan olettaa olevan ankarampi lämpökiertoolosuhteissa, jotka johtavat oksidihilseen halkeilemiseen ja vähentävät sen tehokkuutta typen esteenä [6]. Korroosiokäyttäytymistä säätelee siten kilpailu hapettumisen, joka johtaa suojaavan alumiinioksidin muodostumiseen/ylläpitoon, ja typen sisäänpääsyn välillä, mikä johtaa metalliseosmatriisin sisäiseen nitridoitumiseen AlN-faasin muodostumisen kautta [6,10], mikä johtaa tämä alue johtuu AlN-faasin suuremmasta lämpölaajenemisesta seosmatriisiin verrattuna [9]. Kun FeCrAl-lejeeringit altistetaan korkeille lämpötiloille ilmakehissä, joissa on happea tai muita hapen luovuttajia, kuten H2O tai CO2, hapettuminen on hallitseva reaktio, ja muodostuu alumiinioksidihilsettä, joka ei läpäise happea tai typpeä korkeissa lämpötiloissa ja suojaa niiden tunkeutumista vastaan seosmatriisi. Mutta jos se altistuu pelkistysatmosfäärille (N2+H2) ja suojaavalle alumiinioksidiskaalaushalkeamiselle, alkaa paikallinen irtoava hapettuminen muodostamalla suojaamattomia Cr- ja Ferich-oksideja, jotka tarjoavat suotuisan reitin typen diffuusiolle ferriittiseen matriisiin ja muodostumiseen. AlN-vaiheessa [9]. Suojaavaa (4.6) typpiatmosfääriä käytetään usein FeCrAl-seosten teollisissa sovelluksissa. Esimerkiksi lämpökäsittelyuunien vastuslämmittimet, joissa on suojaava typpiatmosfääri, ovat esimerkki FeCrAl-seosten laajasta käytöstä tällaisessa ympäristössä. Kirjoittajat raportoivat, että FeCrAlY-seosten hapettumisnopeus on huomattavasti hitaampi, kun ne hehkutetaan ilmakehässä, jossa on alhainen hapen osapaine [11]. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, vaikuttaako hehkutus (99,996 %) typpikaasussa (4,6) (Messer® sp. epäpuhtausaste O2 + H2O < 10 ppm) FeCrAl-seoksen (Kanthal AF) korroosionkestävyyteen ja missä määrin se riippuu. hehkutuslämpötilasta, sen vaihtelusta (lämpökierto) ja kuumennusnopeudesta.