Άλλες χημικές ενώσεις

Το Kan-thal AF χρησιμοποιείται συνήθως σε ηλεκτρικά στοιχεία θέρμανσης σε βιομηχανικούς φούρνους και οικιακές συσκευές.

Παραδείγματα εφαρμογών στη βιομηχανία συσκευών είναι τα ανοιχτά στοιχεία μύκας για τοστιέρες, στεγνωτήρες μαλλιών,σε μεένδρο με σχήμα στοιχεία για θερμαντήρες ανεμιστήρων και ως ανοιχτά στοιχεία περιστροφής σε υλικό μόνωσης ινών σε κεραμικά θερμαντήρες κεραμικού γυαλιού σε εύρους, σε κεραμικά θερμαντήρες για πλάκες βρασμού, σπείρες σε χυτοειδείς κεραμικές ίνες για πλάκες μαγειρέματος με κεραμικές κατσαρόλες, σε στοιχεία κυψελών για θερμαντήρες ανεμιστήρων,σε εξαρτώμενα στοιχεία ευθείας καλωδίου για ψυγεία, θερμοσίφωνες με σύμβαση, σε στοιχεία χοντροπόδι για όπλα θερμού αέρα, ψυγεία, στεγνωτήρια.

Ανάληψη Στην παρούσα μελέτη περιγράφεται ο μηχανισμός διάβρωσης του εμπορικού κράματος FeCrAl (Kanthal AF) κατά την αναψύξη σε αέριο αζώτου (4.6) στους 900 °C και στους 1200 °C.Ισοθερμικές και θερμοκυκλικές δοκιμές με διαφορετικούς συνολικούς χρόνους έκθεσηςΗ δοκιμή οξείδωσης στον αέρα και το αέριο αζώτου πραγματοποιήθηκε με θερμοβαρυτική ανάλυση.Η μικροδομή χαρακτηρίζεται από ηλεκτρονική μικροσκόπηση σάρωσης (SEM-EDX), φασματοσκόπηση ηλεκτρονίων Auger (AES) και εστιασμένη ανάλυση ακτίνας ιόντων (FIB-EDX).Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η εξέλιξη της διάβρωσης λαμβάνει χώρα μέσω του σχηματισμού τοπικών περιοχών νιτρίωσης κάτω από την επιφάνεια., που αποτελείται από σωματίδια φάσης AlN, το οποίο μειώνει την δραστηριότητα του αλουμινίου και προκαλεί θραύση και σπαλάνωση.Οι διαδικασίες σχηματισμού αλ- νιτρίτου και αύξησης κλίμακας αλ- οξειδίου εξαρτώνται από τη θερμοκρασία αναψύκνωσης και το ποσοστό θέρμανσης. It was found that nitridation of the FeCrAl alloy is a faster process than oxidation during annealing in a nitrogen gas with low oxygen partial pressure and represents the main cause of alloy degradation.

Εισαγωγή Τα κράματα που βασίζονται σε FeCrAl (Kanthal AF ®) είναι γνωστά για την ανώτερη αντοχή τους στην οξείδωση σε υψηλές θερμοκρασίες.Αυτή η εξαιρετική ιδιότητα σχετίζεται με το σχηματισμό θερμοδυναμικά σταθερής κλίμακας αλουμινίου στην επιφάνεια, το οποίο προστατεύει το υλικό από περαιτέρω οξείδωση [1] Παρά τις ανώτερες ιδιότητες αντοχής στη διάβρωση,η διάρκεια ζωής των κατασκευαστικών στοιχείων που κατασκευάζονται από κράματα με βάση το FeCrAl μπορεί να περιοριστεί εάν τα μέρη εκτίθενται συχνά σε θερμικό κύκλο σε αυξημένες θερμοκρασίες [2]Ένας από τους λόγους για αυτό είναι ότι το κλίμακα σχηματισμού στοιχείο, το αλουμίνιο,καταναλώνεται στη μήτρα του κράματος στην περιοχή κάτω από την επιφάνεια λόγω της επαναλαμβανόμενης ρωγμάτωσης και αναμόρφωσης της κλίμακας του αλουμινίου με θερμικά σοκΕάν η υπολειπόμενη περιεκτικότητα σε αλουμίνιο μειωθεί κάτω από την κρίσιμη συγκέντρωση, το κράμα δεν μπορεί πλέον να αναμορφώσει την προστατευτική κλίμακα.που οδηγεί σε καταστροφική αποσπαστική οξείδωση με το σχηματισμό ταχέως αυξανόμενων οξειδίων σε βάση σιδήρου και χρώματος [3,4].Ανάλογα με την περιβαλλοντική ατμόσφαιρα και την διαπερατότητα των οξειδίων της επιφάνειας, αυτό μπορεί να διευκολύνει την περαιτέρω εσωτερική οξείδωση ή νιτρίωση και τον σχηματισμό ανεπιθύμητων φάσεων στην περιοχή του υποεπιφανείου [5]Ο Χαν και ο Γιάνγκ έχουν δείξει ότι σε αλουμίνιο που σχηματίζει κράματα NiCrAl, αναπτύσσεται ένα πολύπλοκο μοτίβο εσωτερικής οξείδωσης και νιτρίδωσης [6,7] κατά τη διάρκεια του θερμικού κύκλου σε υψηλές θερμοκρασίες σε ατμόσφαιρα αέρα, ειδικά σε κράματα που περιέχουν ισχυρούς παρασκευαστές νιτρίδων, όπως Al και Ti [4].και το Cr2 N σχηματίζεται είτε ως υποστρώμα κλίμακας είτε ως εσωτερικό ιζήλιο [8]., 9). Η επίδραση αυτή μπορεί να αναμένεται να είναι πιο σοβαρή υπό συνθήκες θερμικού κύκλου που οδηγούν σε ρωγμάτωση της κλίμακας οξειδίου και μειώνουν την αποτελεσματικότητά του ως φραγμού για το άζωτο [6].Η συμπεριφορά της διάβρωσης διέπεται επομένως από τον ανταγωνισμό μεταξύ οξείδωσης και διάβρωσης., η οποία οδηγεί σε προστατευτικό σχηματισμό/διατήρηση της αλουμινίου και εισροή αζώτου που οδηγεί σε εσωτερική νιτρίωση της μήτρας κράματος με σχηματισμό φάσης AlN [6,10],που οδηγεί σε σπάλαση της εν λόγω περιοχής λόγω της υψηλότερης θερμικής διαστολής της φάσης AlN σε σύγκριση με τη μήτρα κράματος [9]Όταν τα κράματα FeCrAl εκτίθενται σε υψηλές θερμοκρασίες σε ατμόσφαιρες με οξυγόνο ή άλλους δότες οξυγόνου, όπως H2O ή CO2, η οξείδωση είναι η κυρίαρχη αντίδραση, και οι μορφές κλίμακας αλουμινίου,που είναι αδιαπέραστο στο οξυγόνο ή το άζωτο σε υψηλές θερμοκρασίες και παρέχει προστασία από την εισβολή τους στη μήτρα κράματοςΑλλά, αν εκτεθεί σε ατμόσφαιρα μείωσης (N2+H2) και προστατευτική ρωγμή στην κλίμακα του αλουμινίου, αρχίζει μια τοπική οξείδωση απόσπασης με το σχηματισμό μη προστατευτικών οξειδίων Cr και Ferich,που παρέχουν ευνοϊκή διαδρομή για τη διάχυση του αζώτου στη φερριτική μήτρα και το σχηματισμό φάσης AlN [9]Η προστατευτική ατμόσφαιρα αζώτου (4.6) χρησιμοποιείται συχνά στις βιομηχανικές εφαρμογές των κράματος FeCrAl.οι θερμαντήρες αντίστασης σε φούρνους θερμικής επεξεργασίας με προστατευτική ατμόσφαιρα αζώτου είναι ένα παράδειγμα της ευρείας εφαρμογής των κράματος FeCrAl σε τέτοιο περιβάλλονΟι συγγραφείς αναφέρουν ότι ο ρυθμός οξείδωσης των κράματος FeCrAlY είναι σημαντικά πιο αργός κατά την αναψύξη σε ατμόσφαιρα με χαμηλή μερική πίεση οξυγόνου [11].Σκοπός της μελέτης ήταν να διαπιστωθεί αν η αναψύξη σε (99.996%) αέριο αζώτου (4.6) (επίπεδο ακαθαρσίας O2 + H2O σύμφωνα με τις προδιαγραφές του Messer® < 10 ppm) επηρεάζει την αντοχή στη διάβρωση του κράματος FeCrAl (Kanthal AF) και σε ποιο βαθμό εξαρτάται από τη θερμοκρασία ανάψυξης,τη διακύμανσή της (θερμική κύκλωση), και ταχύτητα θέρμανσης.