Kanthal AF alloy 837 resistohm alchrome Y fecral alloy

Ang Kanthal AF ay isang ferritic iron-chromium-aluminum alloy (FeCrAl alloy) para gamitin sa mga temperaturang hanggang 1300°C (2370°F). Ang haluang metal ay nailalarawan sa pamamagitan ng mahusay na resistensya sa oksihenasyon at napakagandang katatagan ng anyo na nagreresulta sa mahabang buhay ng elemento.

Ang Kan-thal AF ay karaniwang ginagamit sa mga elementong elektrikal na pampainit sa mga industriyal na pugon at mga kagamitan sa bahay.

Ang mga halimbawa ng aplikasyon sa industriya ng appliance ay sa mga open mica elements para sa mga toaster, hair dryer, sa mga meander shaped elements para sa mga fan heater at bilang open coil elements sa fiber insulating material sa mga ceramic glass top heater sa mga ranges, sa mga ceramic heater para sa mga boiling plates, coils sa molded ceramic fiber para sa mga cooking plates na may ceramic hobs, sa mga suspended coil elements para sa mga fan heater, sa mga suspended straight wire elements para sa mga radiator, convection heater, sa mga porcupine elements para sa mga hot air gun, radiator, at tumble dryer.

Abstrak Sa kasalukuyang pag-aaral, inilalahad ang mekanismo ng kalawang ng komersyal na FeCrAl alloy (Kanthal AF) habang ini-annealing sa nitrogen gas (4.6) sa 900 °C at 1200 °C. Isinagawa ang mga isothermal at thermo-cyclic na pagsubok na may iba't ibang kabuuang oras ng pagkakalantad, mga rate ng pag-init, at mga temperatura ng pag-annealing. Isinagawa ang pagsubok sa oksihenasyon sa hangin at nitrogen gas sa pamamagitan ng thermogravimetric analysis. Ang microstructure ay nailalarawan sa pamamagitan ng scanning electron microscopy (SEM-EDX), Auger electron spectroscopy (AES), at focused ion beam (FIB-EDX) analysis. Ipinapakita ng mga resulta na ang pag-unlad ng kalawang ay nagaganap sa pamamagitan ng pagbuo ng mga lokalisadong rehiyon ng nitridation sa ilalim ng lupa, na binubuo ng mga particle ng AlN phase, na nagbabawas sa aktibidad ng aluminyo at nagiging sanhi ng embrittlement at spallation. Ang mga proseso ng pagbuo ng Al-nitride at paglaki ng Al-oxide scale ay nakasalalay sa temperatura ng pag-annealing at rate ng pag-init. Natuklasan na ang nitridation ng FeCrAl alloy ay isang mas mabilis na proseso kaysa sa oksihenasyon habang ini-annealing sa isang nitrogen gas na may mababang oxygen partial pressure at kumakatawan sa pangunahing sanhi ng degradasyon ng alloy.

Panimula Ang mga FeCrAl-based alloys (Kanthal AF ®) ay kilala sa kanilang superior na resistensya sa oksihenasyon sa mataas na temperatura. Ang mahusay na katangiang ito ay nauugnay sa pagbuo ng thermodynamically stable alumina scale sa ibabaw, na nagpoprotekta sa materyal laban sa karagdagang oksihenasyon [1]. Sa kabila ng superior na mga katangian ng resistensya sa kaagnasan, ang buhay ng mga bahaging gawa mula sa FeCrAl-based alloys ay maaaring limitado kung ang mga bahagi ay madalas na nakalantad sa thermal cycling sa mataas na temperatura [2]. Isa sa mga dahilan para dito ay ang elementong bumubuo ng scale, ang aluminyo, ay natupok sa alloy matrix sa subsurface area dahil sa paulit-ulit na thermo-shock cracking at reforming ng alumina scale. Kung ang natitirang nilalaman ng aluminyo ay bumababa sa ilalim ng kritikal na konsentrasyon, hindi na kayang repormahin ng alloy ang protective scale, na nagreresulta sa isang catastrophic breakaway oxidation sa pamamagitan ng pagbuo ng mabilis na lumalagong iron-based at chromium-based oxides [3,4]. Depende sa nakapalibot na atmospera at permeability ng mga surface oxide, maaari nitong mapadali ang karagdagang internal oxidation o nitridation at pagbuo ng mga hindi kanais-nais na phase sa subsurface region [5]. Ipinakita nina Han at Young na sa alumina scale na bumubuo ng Ni Cr Al alloys, isang masalimuot na pattern ng internal oxidation at nitridation ang nabubuo [6,7] habang isinasagawa ang thermal cycling sa mataas na temperatura sa atmospera ng hangin, lalo na sa mga alloy na naglalaman ng malalakas na nitride formers tulad ng Al at Ti [4]. Ang mga chromium oxide scales ay kilalang nitrogen permeable, at ang Cr2 N ay nabubuo bilang isang sub-scale layer o bilang internal precipitate [8,9]. Ang epektong ito ay inaasahang magiging mas malala sa ilalim ng mga kondisyon ng thermal cycling na humahantong sa pag-crack ng oxide scale at pagbabawas ng bisa nito bilang isang harang sa nitrogen [6]. Samakatuwid, ang pag-uugali ng corrosion ay pinamamahalaan ng kompetisyon sa pagitan ng oxidation, na humahantong sa pagbuo/pagpapanatili ng protective alumina, at pagpasok ng nitrogen na humahantong sa internal nitridation ng alloy matrix sa pamamagitan ng pagbuo ng AlN phase [6,10], na humahantong sa spallation ng rehiyong iyon dahil sa mas mataas na thermal expansion ng AlN phase kumpara sa alloy matrix [9]. Kapag inilalantad ang mga FeCrAl alloy sa matataas na temperatura sa mga atmospera na may oxygen o iba pang donor ng oxygen tulad ng H2O o CO2, ang oksihenasyon ang nangingibabaw na reaksyon, at nabubuo ang alumina scale, na hindi tinatablan ng oxygen o nitrogen sa mataas na temperatura at nagbibigay ng proteksyon laban sa kanilang pagpasok sa alloy matrix. Ngunit, kung nalalantad sa reduction atmosphere (N2+H2), at protective alumina scale crack, ang isang lokal na breakaway oxidation ay nagsisimula sa pamamagitan ng pagbuo ng mga non-protective Cr at Ferich oxides, na nagbibigay ng isang kanais-nais na landas para sa nitrogen diffusion sa ferritic matrix at pagbuo ng AlN phase [9]. Ang protective (4.6) nitrogen atmosphere ay madalas na inilalapat sa industriyal na aplikasyon ng mga FeCrAl alloy. Halimbawa, ang mga resistance heater sa mga heat treatment furnace na may protective nitrogen atmosphere ay isang halimbawa ng malawakang aplikasyon ng mga FeCrAl alloy sa ganitong kapaligiran. Iniulat ng mga may-akda na ang oxidation rate ng mga FeCrAlY alloy ay mas mabagal kapag nag-a-annealing sa isang atmospera na may mababang oxygen partial pressure [11]. Ang layunin ng pag-aaral ay upang matukoy kung ang annealing sa (99.996%) nitrogen (4.6) gas (Messer® spec. impurity level O2 + H2O < 10 ppm) ay nakakaapekto sa resistensya sa kalawang ng FeCrAl alloy (Kanthal AF) at kung gaano ito nakasalalay sa temperatura ng annealing, sa pagkakaiba-iba nito (thermal-cycling), at bilis ng pag-init.