காந்தல் AF கலப்புலோகம் 837 ரெசிஸ்ட்ஓம் அல்க்ரோம் Y ஃபெக்ரல் கலப்புலோகம்

காந்தல் AF என்பது 1300°C (2370°F) வரையிலான வெப்பநிலையில் பயன்படுத்தக்கூடிய ஒரு ஃபெரிடிக் இரும்பு-குரோமியம்-அலுமினியக் கலப்புலோகம் (FeCrAl கலப்புலோகம்) ஆகும். இந்தக் கலப்புலோகம் சிறந்த ஆக்சிஜனேற்ற எதிர்ப்புத்திறன் மற்றும் மிக நல்ல வடிவ நிலைத்தன்மை ஆகியவற்றைக் கொண்டிருப்பதால், இது தனிமத்தின் நீண்ட ஆயுளுக்கு வழிவகுக்கிறது.

கான்-தால் ஏஎஃப் பொதுவாக தொழிற்சாலை உலைகள் மற்றும் வீட்டு உபகரணங்களில் உள்ள மின்சார வெப்பமூட்டும் கூறுகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

வீட்டு உபயோகப் பொருட்கள் துறையில் இதன் பயன்பாடுகளுக்கான எடுத்துக்காட்டுகளாக, டோஸ்டர்கள் மற்றும் ஹேர் ட்ரையர்களுக்கான திறந்த மைக்கா பாகங்கள், ஃபேன் ஹீட்டர்களுக்கான வளைவு வடிவ பாகங்கள், அடுப்புகளில் உள்ள செராமிக் கண்ணாடி மேற்புற ஹீட்டர்களில் ஃபைபர் காப்புப் பொருளின் மீதுள்ள திறந்த சுருள் பாகங்கள், கொதிக்கும் தட்டுகளுக்கான செராமிக் ஹீட்டர்கள், செராமிக் ஹாப்களுடன் கூடிய சமையல் தட்டுகளுக்கான வார்ப்பட செராமிக் ஃபைபரின் மீதான சுருள்கள், ஃபேன் ஹீட்டர்களுக்கான தொங்கும் சுருள் பாகங்கள், ரேடியேட்டர்கள் மற்றும் வெப்பச்சலன ஹீட்டர்களுக்கான தொங்கும் நேரான கம்பி பாகங்கள், சூடான காற்றுத் துப்பாக்கிகள், ரேடியேட்டர்கள் மற்றும் டம்பிள் ட்ரையர்களுக்கான முள்ளம்பன்றி வடிவ பாகங்கள் ஆகியவை உள்ளன.

சுருக்கம்: தற்போதைய ஆய்வில், வணிக ரீதியான FeCrAl கலப்புலோகத்தை (காந்தல் AF) 900 °C மற்றும் 1200 °C வெப்பநிலையில் நைட்ரஜன் வாயுவில் (4.6) பதப்படுத்தும் போது ஏற்படும் அரிப்பு வழிமுறை கோடிட்டுக் காட்டப்பட்டுள்ளது. மாறுபட்ட மொத்த வெளிப்பாட்டு நேரங்கள், வெப்பமூட்டும் விகிதங்கள் மற்றும் பதப்படுத்தும் வெப்பநிலைகளுடன் சமவெப்ப மற்றும் வெப்ப-சுழற்சி சோதனைகள் செய்யப்பட்டன. காற்று மற்றும் நைட்ரஜன் வாயுவில் ஆக்சிஜனேற்ற சோதனை வெப்ப எடையியல் பகுப்பாய்வு மூலம் மேற்கொள்ளப்பட்டது. நுண்ணமைப்பு, ஸ்கேனிங் எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கி (SEM-EDX), ஆஜர் எலக்ட்ரான் நிறமாலையியல் (AES) மற்றும் குவியப்படுத்தப்பட்ட அயனி கற்றை (FIB-EDX) பகுப்பாய்வு மூலம் வகைப்படுத்தப்பட்டது. AlN கட்டத் துகள்களால் ஆன, உள்ளூர்மயமாக்கப்பட்ட மேற்பரப்புக்குக் கீழுள்ள நைட்ரைடேஷன் பகுதிகள் உருவாவதன் மூலம் அரிப்பின் முன்னேற்றம் நடைபெறுகிறது என்பதை முடிவுகள் காட்டுகின்றன. இது அலுமினியத்தின் செயல்பாட்டைக் குறைத்து, உடையக்கூடிய தன்மை மற்றும் சிதைவை ஏற்படுத்துகிறது. Al-நைட்ரைடு உருவாக்கம் மற்றும் Al-ஆக்சைடு செதில் வளர்ச்சி செயல்முறைகள் பதப்படுத்தும் வெப்பநிலை மற்றும் வெப்பமூட்டும் விகிதத்தைப் பொறுத்தது. குறைந்த ஆக்சிஜன் பகுதி அழுத்தம் கொண்ட நைட்ரஜன் வாயுவில் பதப்படுத்தும் போது, ​​FeCrAl கலப்புலோகத்தின் ஆக்சிஜனேற்றத்தை விட நைட்ரைடேற்றம் ஒரு வேகமான செயல்முறை என்றும், இதுவே கலப்புலோகச் சிதைவிற்கான முக்கியக் காரணம் என்றும் கண்டறியப்பட்டுள்ளது.

அறிமுகம் FeCrAl – அடிப்படையிலான உலோகக் கலவைகள் (Kanthal AF ®) அதிக வெப்பநிலையில் அவற்றின் சிறந்த ஆக்சிஜனேற்ற எதிர்ப்பிற்காக நன்கு அறியப்படுகின்றன. இந்த சிறந்த பண்பு, மேற்பரப்பில் வெப்ப இயக்கவியல் ரீதியாக நிலையான அலுமினா செதிலின் உருவாக்கத்துடன் தொடர்புடையது, இது பொருளை மேலும் ஆக்சிஜனேற்றத்திலிருந்து பாதுகாக்கிறது [1]. சிறந்த அரிப்பு எதிர்ப்பு பண்புகள் இருந்தபோதிலும், FeCrAl – அடிப்படையிலான உலோகக் கலவைகளிலிருந்து தயாரிக்கப்பட்ட பாகங்கள் அதிக வெப்பநிலையில் அடிக்கடி வெப்ப சுழற்சிக்கு உட்படுத்தப்பட்டால், அவற்றின் ஆயுட்காலம் குறைவாக இருக்கலாம் [2]. இதற்கான காரணங்களில் ஒன்று, செதிலை உருவாக்கும் தனிமமான அலுமினியம், அலுமினா செதிலின் தொடர்ச்சியான வெப்ப-அதிர்ச்சி விரிசல் மற்றும் மறு உருவாக்கம் காரணமாக, உலோகக் கலவையின் அடிப்பரப்பில் நுகரப்படுகிறது. மீதமுள்ள அலுமினியத்தின் அளவு ஒரு குறிப்பிட்ட செறிவுக்குக் கீழே குறைந்தால், உலோகக் கலவையால் பாதுகாப்பு செதிலை மீண்டும் உருவாக்க முடியாது, இதன் விளைவாக வேகமாக வளரும் இரும்பு-அடிப்படையிலான மற்றும் குரோமியம்-அடிப்படையிலான ஆக்சைடுகள் உருவாகி, பேரழிவு தரும் உடைப்பு ஆக்சிஜனேற்றம் ஏற்படுகிறது [3,4]. சுற்றியுள்ள வளிமண்டலம் மற்றும் மேற்பரப்பு ஆக்சைடுகளின் ஊடுருவக்கூடிய தன்மையைப் பொறுத்து, இது மேலும் உள் ஆக்சிஜனேற்றம் அல்லது நைட்ரைடேஷன் மற்றும் துணை மேற்பரப்பு பகுதியில் விரும்பத்தகாத கட்டங்களின் உருவாக்கத்தை எளிதாக்கும் [5]. ஹான் மற்றும் யங் ஆகியோர், அலுமினா செதிலை உருவாக்கும் Ni Cr Al கலப்புலோகங்களில், காற்று வளிமண்டலத்தில் உயர்ந்த வெப்பநிலையில் வெப்ப சுழற்சியின் போது, ​​உள் ஆக்சிஜனேற்றம் மற்றும் நைட்ரைடேஷனின் ஒரு சிக்கலான முறை உருவாகிறது என்று காட்டியுள்ளனர் [6,7], குறிப்பாக Al மற்றும் Ti [4] போன்ற வலுவான நைட்ரைடு உருவாக்குபவர்களைக் கொண்ட கலப்புலோகங்களில். குரோமியம் ஆக்சைடு செதில்கள் நைட்ரஜன் ஊடுருவக்கூடியவை என்று அறியப்படுகிறது, மேலும் Cr2N ஒரு துணை-செதில் அடுக்காகவோ அல்லது உள் வீழ்படிவாகவோ உருவாகிறது [8,9]. ஆக்சைடு செதில் விரிசல் மற்றும் நைட்ரஜனுக்கு ஒரு தடையாக அதன் செயல்திறனைக் குறைக்கும் வெப்ப சுழற்சி நிலைமைகளின் கீழ் இந்த விளைவு மிகவும் கடுமையாக இருக்கும் என்று எதிர்பார்க்கலாம் [6]. எனவே, அரிப்பு நடத்தை என்பது ஆக்சிஜனேற்றத்திற்கும், நைட்ரஜன் ஊடுருவலுக்கும் இடையிலான போட்டியால் நிர்வகிக்கப்படுகிறது. ஆக்சிஜனேற்றம் பாதுகாப்பு அலுமினா உருவாக்கம்/பராமரிப்புக்கு வழிவகுக்கிறது, நைட்ரஜன் ஊடுருவல் AlN கட்டத்தை உருவாக்குவதன் மூலம் கலப்புலோக மேட்ரிக்ஸின் உள் நைட்ரிடேஷனுக்கு வழிவகுக்கிறது [6,10]. இது கலப்புலோக மேட்ரிக்ஸுடன் ஒப்பிடும்போது AlN கட்டத்தின் அதிக வெப்ப விரிவாக்கம் காரணமாக அந்தப் பகுதியின் உதிர்தலுக்கு வழிவகுக்கிறது [9]. FeCrAl கலப்புலோகங்களை ஆக்ஸிஜன் அல்லது H2O அல்லது CO2 போன்ற பிற ஆக்ஸிஜன் வழங்குநர்கள் உள்ள வளிமண்டலங்களில் அதிக வெப்பநிலைக்கு உட்படுத்தும்போது, ​​ஆக்சிஜனேற்றமே ஆதிக்கம் செலுத்தும் வினையாகும், மேலும் அலுமினா செதில் உருவாகிறது. இது அதிக வெப்பநிலையில் ஆக்ஸிஜன் அல்லது நைட்ரஜனை ஊடுருவ விடாது மற்றும் கலப்புலோக மேட்ரிக்ஸிற்குள் அவை ஊடுருவுவதிலிருந்து பாதுகாப்பை வழங்குகிறது. ஆனால், ஒடுக்க வளிமண்டலத்திற்கு (N2+H2) உட்படுத்தப்பட்டால், பாதுகாப்பு அலுமினா செதில் விரிசல் ஏற்பட்டு, பாதுகாப்பற்ற Cr மற்றும் ஃபெரிச் ஆக்சைடுகள் உருவாவதன் மூலம் ஒரு உள்ளூர் உடைப்பு ஆக்சிஜனேற்றம் தொடங்குகிறது. இது ஃபெரிடிக் மேட்ரிக்ஸிற்குள் நைட்ரஜன் பரவுவதற்கும் AlN கட்டம் உருவாவதற்கும் சாதகமான பாதையை வழங்குகிறது [9]. பாதுகாப்பு (4.6) நைட்ரஜன் வளிமண்டலம் FeCrAl கலப்புலோகங்களின் தொழில்துறை பயன்பாட்டில் அடிக்கடி பயன்படுத்தப்படுகிறது. உதாரணமாக, பாதுகாப்பு நைட்ரஜன் வளிமண்டலத்துடன் கூடிய வெப்ப சிகிச்சை உலைகளில் உள்ள மின்தடை வெப்பமூட்டிகள், அத்தகைய சூழலில் FeCrAl உலோகக் கலவைகளின் பரவலான பயன்பாட்டிற்கு ஒரு எடுத்துக்காட்டு ஆகும். குறைந்த ஆக்ஸிஜன் பகுதி அழுத்தங்களைக் கொண்ட வளிமண்டலத்தில் பதப்படுத்தும் போது FeCrAlY உலோகக் கலவைகளின் ஆக்சிஜனேற்ற விகிதம் கணிசமாக மெதுவாக இருப்பதாக ஆசிரியர்கள் தெரிவிக்கின்றனர் [11]. (99.996%) நைட்ரஜன் (4.6) வாயுவில் (மெஸ்ஸர்® விவரக்குறிப்பு. அசுத்த நிலை O2 + H2O < 10 ppm) பதப்படுத்துவது FeCrAl உலோகக் கலவையின் (காந்தல் AF) அரிப்பு எதிர்ப்பைப் பாதிக்கிறதா என்பதையும், அது பதப்படுத்தும் வெப்பநிலை, அதன் மாறுபாடு (வெப்ப-சுழற்சி) மற்றும் வெப்பமூட்டும் விகிதம் ஆகியவற்றை எந்த அளவிற்குச் சார்ந்துள்ளது என்பதையும் தீர்மானிப்பதே இந்த ஆய்வின் நோக்கமாக இருந்தது.