കാന്താൾ AF അലോയ് 837 റെസിസ്റ്റോം ആൽക്രോം Y ഫെക്രൽ അലോയ്

1300°C (2370°F) വരെയുള്ള താപനിലയിൽ ഉപയോഗിക്കാവുന്ന ഒരു ഫെറിറ്റിക് ഇരുമ്പ്-ക്രോമിയം-അലുമിനിയം അലോയ് (FeCrAl അലോയ്) ആണ് കാന്തൽ AF. മികച്ച ഓക്സിഡേഷൻ പ്രതിരോധവും വളരെ നല്ല ഫോം സ്ഥിരതയും ഈ അലോയ്യുടെ സവിശേഷതയാണ്, ഇത് മൂലകത്തിന്റെ ദീർഘകാല ആയുസ്സ് ഉറപ്പാക്കുന്നു.

വ്യാവസായിക ചൂളകളിലെയും വീട്ടുപകരണങ്ങളിലെയും വൈദ്യുത ചൂടാക്കൽ ഘടകങ്ങളിൽ സാധാരണയായി കൻ-താൽ എ.എഫ് ഉപയോഗിക്കുന്നു.

ടോസ്റ്ററുകൾക്കുള്ള തുറന്ന മൈക്ക ഘടകങ്ങൾ, ഹെയർ ഡ്രയറുകൾ, ഫാൻ ഹീറ്ററുകൾക്കുള്ള വളഞ്ഞ ആകൃതിയിലുള്ള ഘടകങ്ങൾ, ശ്രേണികളിലെ സെറാമിക് ഗ്ലാസ് ടോപ്പ് ഹീറ്ററുകളിൽ ഫൈബർ ഇൻസുലേറ്റിംഗ് മെറ്റീരിയലിലെ തുറന്ന കോയിൽ ഘടകങ്ങൾ, തിളയ്ക്കുന്ന പ്ലേറ്റുകൾക്കുള്ള സെറാമിക് ഹീറ്ററുകൾ, സെറാമിക് ഹോബുകളുള്ള പാചക പ്ലേറ്റുകൾക്കായി മോൾഡഡ് സെറാമിക് ഫൈബറിലെ കോയിലുകൾ, ഫാൻ ഹീറ്ററുകൾക്കുള്ള സസ്പെൻഡ് ചെയ്ത കോയിൽ ഘടകങ്ങൾ, റേഡിയറുകൾക്കുള്ള സസ്പെൻഡ് ചെയ്ത നേരായ വയർ ഘടകങ്ങൾ, സംവഹന ഹീറ്ററുകൾ, ഹോട്ട് എയർ ഗണ്ണുകൾക്കുള്ള പോർക്കുപൈൻ ഘടകങ്ങൾ, റേഡിയേറ്ററുകൾ, ടംബിൾ ഡ്രയറുകൾ എന്നിവ ഉപകരണ വ്യവസായത്തിലെ പ്രയോഗങ്ങളുടെ ഉദാഹരണങ്ങളാണ്.

സംഗ്രഹം: 900 °C ലും 1200 °C ലും നൈട്രജൻ വാതകത്തിൽ (4.6) അനീലിംഗ് ചെയ്യുമ്പോൾ വാണിജ്യ FeCrAl അലോയ് (കാന്തൽ AF) ന്റെ നാശന സംവിധാനം ഈ പഠനത്തിൽ വിവരിച്ചിരിക്കുന്നു. വ്യത്യസ്ത മൊത്തം എക്സ്പോഷർ സമയങ്ങൾ, ചൂടാക്കൽ നിരക്കുകൾ, അനീലിംഗ് താപനിലകൾ എന്നിവയുള്ള ഐസോതെർമൽ, തെർമോ-സൈക്ലിക് പരിശോധനകൾ നടത്തി. തെർമോഗ്രാവിമെട്രിക് വിശകലനം വഴി വായുവിലും നൈട്രജൻ വാതകത്തിലും ഓക്സിഡേഷൻ പരിശോധന നടത്തി. സ്കാനിംഗ് ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പി (SEM-EDX), ഓഗർ ഇലക്ട്രോൺ സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി (AES), ഫോക്കസ്ഡ് അയോൺ ബീം (FIB-EDX) വിശകലനം എന്നിവയിലൂടെ മൈക്രോസ്ട്രക്ചറിന്റെ സവിശേഷതയുണ്ട്. AlN ഘട്ടം കണികകൾ അടങ്ങിയ പ്രാദേശികവൽക്കരിച്ച ഭൂഗർഭ നൈട്രിഡേഷൻ മേഖലകളുടെ രൂപീകരണത്തിലൂടെയാണ് നാശനത്തിന്റെ പുരോഗതി സംഭവിക്കുന്നതെന്ന് ഫലങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു, ഇത് അലുമിനിയം പ്രവർത്തനം കുറയ്ക്കുകയും പൊട്ടലിനും സ്പാലേഷനും കാരണമാവുകയും ചെയ്യുന്നു. അൽ-നൈട്രൈഡ് രൂപീകരണത്തിന്റെയും അൽ-ഓക്സൈഡ് സ്കെയിൽ വളർച്ചയുടെയും പ്രക്രിയകൾ അനീലിംഗ് താപനിലയെയും ചൂടാക്കൽ നിരക്കിനെയും ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. ഓക്സിജൻ ഭാഗിക മർദ്ദം കുറവുള്ള ഒരു നൈട്രജൻ വാതകത്തിൽ അനീലിംഗ് ചെയ്യുമ്പോൾ ഓക്സീകരണത്തേക്കാൾ വേഗതയേറിയ പ്രക്രിയയാണ് FeCrAl അലോയ്യുടെ നൈട്രിഡേഷൻ എന്ന് കണ്ടെത്തി, ഇത് അലോയ് ഡീഗ്രഡേഷന്റെ പ്രധാന കാരണത്തെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു.

ആമുഖം: ഉയർന്ന താപനിലയിൽ മികച്ച ഓക്സീകരണ പ്രതിരോധത്തിന് FeCrAl-അധിഷ്ഠിത ലോഹസങ്കരങ്ങൾ (കാന്തൽ AF ®) അറിയപ്പെടുന്നു. ഉപരിതലത്തിൽ തെർമോഡൈനാമിക് സ്ഥിരതയുള്ള അലുമിന സ്കെയിലിന്റെ രൂപീകരണവുമായി ഈ മികച്ച സ്വത്ത് ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു, ഇത് കൂടുതൽ ഓക്സീകരണത്തിൽ നിന്ന് വസ്തുവിനെ സംരക്ഷിക്കുന്നു [1]. മികച്ച നാശന പ്രതിരോധ ഗുണങ്ങൾ ഉണ്ടായിരുന്നിട്ടും, ഉയർന്ന താപനിലയിൽ ഭാഗങ്ങൾ ഇടയ്ക്കിടെ തെർമൽ സൈക്ലിംഗിന് വിധേയമാകുകയാണെങ്കിൽ FeCrAl-അധിഷ്ഠിത ലോഹസങ്കരങ്ങളിൽ നിന്ന് നിർമ്മിക്കുന്ന ഘടകങ്ങളുടെ ആയുസ്സ് പരിമിതപ്പെടുത്താൻ കഴിയും [2]. ഇതിനുള്ള ഒരു കാരണം, ആവർത്തിച്ചുള്ള തെർമോ-ഷോക്ക് വിള്ളലും അലുമിന സ്കെയിലിന്റെ പരിഷ്കരണവും കാരണം സ്കെയിൽ രൂപപ്പെടുന്ന മൂലകമായ അലുമിനിയം, ഉപരിതല മേഖലയിലെ അലോയ് മാട്രിക്സിൽ ഉപഭോഗം ചെയ്യപ്പെടുന്നു എന്നതാണ്. നിർണായക സാന്ദ്രതയ്ക്ക് താഴെ ശേഷിക്കുന്ന അലുമിനിയം ഉള്ളടക്കം കുറയുകയാണെങ്കിൽ, അലോയ്ക്ക് ഇനി സംരക്ഷണ സ്കെയിൽ പരിഷ്കരിക്കാൻ കഴിയില്ല, ഇത് അതിവേഗം വളരുന്ന ഇരുമ്പ് അധിഷ്ഠിതവും ക്രോമിയം അധിഷ്ഠിതവുമായ ഓക്സൈഡുകളുടെ രൂപീകരണം വഴി ഒരു വിനാശകരമായ ബ്രേക്ക്അവേ ഓക്സിഡേഷന് കാരണമാകുന്നു [3,4]. ചുറ്റുമുള്ള അന്തരീക്ഷത്തെയും ഉപരിതല ഓക്സൈഡുകളുടെ പ്രവേശനക്ഷമതയെയും ആശ്രയിച്ച് ഇത് കൂടുതൽ ആന്തരിക ഓക്സിഡേഷൻ അല്ലെങ്കിൽ നൈട്രിഡേഷൻ, ഉപരിതല മേഖലയിൽ അഭികാമ്യമല്ലാത്ത ഘട്ടങ്ങളുടെ രൂപീകരണം എന്നിവയ്ക്ക് കാരണമാകും [5]. ഹാനും യങ്ങും തെളിയിച്ചത്, അലുമിന സ്കെയിലിൽ, ഉയർന്ന താപനിലയിൽ, പ്രത്യേകിച്ച് Al, Ti [4] പോലുള്ള ശക്തമായ നൈട്രൈഡ് രൂപീകരണങ്ങൾ അടങ്ങിയ ലോഹസങ്കരങ്ങളിൽ, വായു അന്തരീക്ഷത്തിലെ ഉയർന്ന താപനിലയിൽ താപ സൈക്ലിംഗ് സമയത്ത് ആന്തരിക ഓക്സീകരണത്തിന്റെയും നൈട്രിഡേഷന്റെയും സങ്കീർണ്ണമായ ഒരു പാറ്റേൺ വികസിക്കുന്നു എന്നാണ്. ക്രോമിയം ഓക്സൈഡ് സ്കെയിലുകൾ നൈട്രജൻ പെർമിബിൾ ആണെന്ന് അറിയപ്പെടുന്നു, കൂടാതെ Cr2 N ഒരു സബ്-സ്കെയിൽ പാളിയായോ ആന്തരിക അവക്ഷിപ്തമായോ രൂപം കൊള്ളുന്നു [8,9]. ഓക്സൈഡ് സ്കെയിൽ പൊട്ടുന്നതിനും നൈട്രജനിലേക്കുള്ള ഒരു തടസ്സമായി അതിന്റെ ഫലപ്രാപ്തി കുറയ്ക്കുന്നതിനും കാരണമാകുന്ന താപ സൈക്ലിംഗ് സാഹചര്യങ്ങളിൽ ഈ പ്രഭാവം കൂടുതൽ കഠിനമാകുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കാം [6]. അങ്ങനെ, ഓക്സിഡേഷൻ തമ്മിലുള്ള മത്സരമാണ് നാശ സ്വഭാവം നിയന്ത്രിക്കുന്നത്, ഇത് സംരക്ഷിത അലുമിന രൂപീകരണം/പരിപാലനത്തിലേക്ക് നയിക്കുന്നു, കൂടാതെ AlN ഘട്ടം [6,10] രൂപീകരണം വഴി അലോയ് മാട്രിക്സിന്റെ ആന്തരിക നൈട്രിഡേഷനിലേക്ക് നയിക്കുന്ന നൈട്രജൻ പ്രവേശനം, അലോയ് മാട്രിക്സിനെ അപേക്ഷിച്ച് AlN ഘട്ടത്തിന്റെ ഉയർന്ന താപ വികാസം കാരണം ആ പ്രദേശത്തിന്റെ സ്പല്ലേഷന് കാരണമാകുന്നു [9]. ഓക്സിജനോ H2O അല്ലെങ്കിൽ CO2 പോലുള്ള മറ്റ് ഓക്സിജൻ ദാതാക്കളോ ഉള്ള അന്തരീക്ഷത്തിൽ, ഉയർന്ന താപനിലയിലേക്ക് FeCrAl അലോയ്കളെ തുറന്നുകാട്ടുമ്പോൾ, ഓക്സീകരണം ഒരു പ്രധാന പ്രതിപ്രവർത്തനമാണ്, കൂടാതെ ഉയർന്ന താപനിലയിൽ ഓക്സിജനോ നൈട്രജനോ കടക്കാനാവാത്ത അലുമിന സ്കെയിൽ രൂപം കൊള്ളുന്നു, കൂടാതെ അലോയ് മാട്രിക്സിലേക്ക് അവയുടെ കടന്നുകയറ്റത്തിനെതിരെ സംരക്ഷണം നൽകുന്നു. എന്നാൽ, റിഡക്ഷൻ അന്തരീക്ഷത്തിനും (N2+H2), സംരക്ഷിത അലുമിന സ്കെയിൽ വിള്ളലിനും വിധേയമാകുമ്പോൾ, നോൺ-പ്രൊട്ടക്റ്റീവ് Cr, ഫെറിച്ച് ഓക്സൈഡുകൾ രൂപപ്പെടുന്നതിലൂടെ ഒരു ലോക്കൽ ബ്രേക്ക്അവേ ഓക്സിഡേഷൻ ആരംഭിക്കുന്നു, ഇത് ഫെറിറ്റിക് മാട്രിക്സിലേക്ക് നൈട്രജൻ വ്യാപനത്തിനും AlN ഘട്ടം രൂപപ്പെടുന്നതിനും അനുകൂലമായ പാത നൽകുന്നു [9]. FeCrAl അലോയ്കളുടെ വ്യാവസായിക പ്രയോഗത്തിൽ സംരക്ഷിത (4.6) നൈട്രജൻ അന്തരീക്ഷം പതിവായി പ്രയോഗിക്കാറുണ്ട്. ഉദാഹരണത്തിന്, ഒരു സംരക്ഷിത നൈട്രജൻ അന്തരീക്ഷമുള്ള താപ ചികിത്സ ചൂളകളിലെ പ്രതിരോധ ഹീറ്ററുകൾ അത്തരമൊരു പരിതസ്ഥിതിയിൽ FeCrAl അലോയ്കളുടെ വ്യാപകമായ പ്രയോഗത്തിന്റെ ഒരു ഉദാഹരണമാണ്. ഓക്സിജൻ ഭാഗിക മർദ്ദം കുറവുള്ള ഒരു അന്തരീക്ഷത്തിൽ അനീലിംഗ് ചെയ്യുമ്പോൾ FeCrAlY അലോയ്കളുടെ ഓക്സീകരണ നിരക്ക് ഗണ്യമായി മന്ദഗതിയിലാണെന്ന് രചയിതാക്കൾ റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യുന്നു [11]. (99.996%) നൈട്രജൻ (4.6) വാതകത്തിൽ (മെസ്സർ® സ്പെക്. ഇംപ്യൂരിറ്റി ലെവൽ O2 + H2O < 10 ppm) അനീലിംഗ് ചെയ്യുന്നത് FeCrAl അലോയ് (കാന്തൽ AF) യുടെ നാശന പ്രതിരോധത്തെ എത്രത്തോളം ബാധിക്കുമെന്നും അത് അനീലിംഗ് താപനില, അതിന്റെ വ്യതിയാനം (താപ-സൈക്ലിംഗ്), ചൂടാക്കൽ നിരക്ക് എന്നിവയെ എത്രത്തോളം ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നുവെന്നും നിർണ്ണയിക്കുക എന്നതായിരുന്നു പഠനത്തിന്റെ ലക്ഷ്യം.