Кантал AF хайлш 837 резистом алхром Y ялгадсын хайлш

Кантал AF нь 1300°C (2370°F) хүртэлх температурт ашиглах зориулалттай феррит төмөр-хром-хөнгөн цагаан хайлш (FeCrAl хайлш) юм. Энэхүү хайлш нь маш сайн исэлдэлтэд тэсвэртэй, маш сайн хэлбэрийн тогтвортой байдлаараа онцлог бөгөөд ингэснээр элементийн ашиглалтын хугацаа уртсах болно.

Кан-тал AF-ийг ихэвчлэн үйлдвэрийн зуух болон гэр ахуйн цахилгаан хэрэгслийн цахилгаан халаалтын элементүүдэд ашигладаг.

Цахилгаан хэрэгслийн үйлдвэрлэлд талх шарагч, үсний сэнсний нээлттэй гялтгануур элементүүд, сэнстэй халаагчийн муруй хэлбэртэй элементүүд, мөн зуухны керамик шилэн халаагуурт шилэн тусгаарлагч материал дээр нээлттэй ороомог элемент болгон ашиглах, буцалгах тавагны керамик халаагуур, керамик плиткатай хоол хийх тавагны хэвэнд цутгасан керамик шилэн дээрх ороомог, сэнстэй халаагчийн дүүжин ороомог элементүүд, радиатор, конвекцийн халаагуурт дүүжин шулуун утсан элементүүд, халуун агаарын буу, радиатор, хатаагч зэрэгт зориулсан зараа элементүүд зэрэг хэрэглээний жишээнүүд орно.

Хураангуй Энэхүү судалгаанд арилжааны FeCrAl хайлш (Kanthal AF)-ийг азотын хий (4.6)-д 900 °C ба 1200 °C-д халаах үед зэврэлтийн механизмыг тоймлон харуулав. Нийт өртөх хугацаа, халаах хурд, халаах температурын хувьд харилцан адилгүй изотермаль ба термоцикл туршилтуудыг хийсэн. Агаар болон азотын хий дэх исэлдэлтийн туршилтыг термогравиметрийн шинжилгээгээр хийсэн. Микро бүтцийг сканнердах электрон микроскоп (SEM-EDX), Оже электрон спектроскопи (AES), фокустай ионы цацраг (FIB-EDX) шинжилгээгээр тодорхойлсон. Үр дүнгээс харахад зэврэлтийн явц нь хөнгөн цагааны идэвхийг бууруулж, хэврэгшилт, дэлбэрэлт үүсгэдэг AlN фазын хэсгүүдээс бүрдсэн орон нутгийн гүний нитриджилтийн бүсүүд үүсэх замаар явагддаг. Al-нитрид үүсэх болон Al-оксидын цар хүрээний өсөлтийн процессууд нь халаах температур болон халаах хурдаас хамаарна. FeCrAl хайлшийг нитриджүүлэх нь хүчилтөрөгчийн хэсэгчилсэн даралт багатай азотын хийд хайлуулах явцад исэлдүүлэхээс илүү хурдан процесс бөгөөд хайлшийн задралын гол шалтгаан болдог болохыг тогтоожээ.

Оршил FeCrAl дээр суурилсан хайлш (Kanthal AF ®) нь өндөр температурт исэлдэлтийн эсэргүүцэл сайтайгаараа алдартай. Энэхүү маш сайн шинж чанар нь гадаргуу дээр термодинамикийн хувьд тогтвортой хөнгөнцагааны царцдас үүсэхтэй холбоотой бөгөөд энэ нь материалыг цаашид исэлдүүлэхээс хамгаалдаг [1]. Зэврэлтээс хамгаалах чадвар сайтай хэдий ч FeCrAl дээр суурилсан хайлшаар үйлдвэрлэсэн эд ангиудын ашиглалтын хугацаа нь өндөр температурт дулааны мөчлөгт байнга өртдөг бол хязгаарлагдаж болно [2]. Үүний нэг шалтгаан нь царцдас үүсгэгч элемент болох хөнгөн цагаан нь давтан термо-шок хагарал болон хөнгөнцагааны царцдасын өөрчлөлтөөс болж газрын доорх хэсэгт хайлшийн матрицад ордог явдал юм. Хэрэв үлдсэн хөнгөнцагааны агууламж чухал концентрациас доош буурвал хайлш нь хамгаалалтын царцдасыг цаашид өөрчлөх боломжгүй болж, хурдацтай өсөн нэмэгдэж буй төмөр болон хром дээр суурилсан исэлүүд үүссэнээр сүйрлийн исэлдэлт үүсгэдэг [3,4]. Хүрээлэн буй орчны агаар мандал болон гадаргуугийн исэлүүдийн нэвчилтээс хамааран энэ нь цаашдын дотоод исэлдэлт эсвэл нитриджилт, газрын доорх хэсэгт хүсээгүй фазууд үүсэхэд хувь нэмэр оруулдаг [5]. Хан, Янг нар Ni Cr Al хайлшийг үүсгэдэг хөнгөнцагааны ислийн царцдас нь агаарын агаар мандалд өндөр температурт дулааны мөчлөгийн үед, ялангуяа Al ба Ti [4] зэрэг хүчтэй нитрид үүсгэгч агуулсан хайлшид дотоод исэлдэлт ба нитриджилтийн нарийн төвөгтэй хэв маяг үүсдэг болохыг харуулсан. Хромын ислийн царцдас нь азот нэвчих чадвартай гэдгээрээ алдартай бөгөөд Cr2 N нь дэд царцдас эсвэл дотоод тунадас хэлбэрээр үүсдэг [8,9]. Энэ нөлөө нь исэлдэлтийн царцдас хагарч, азотын саад тотгор болох үр нөлөөг бууруулдаг дулааны мөчлөгийн нөхцөлд илүү хүнд байх төлөвтэй байна [6]. Ийнхүү зэврэлтийн зан төлөв нь хамгаалалтын хөнгөнцагааны исэл үүсэх/засвар үйлчилгээ үзүүлэхэд хүргэдэг исэлдэлт ба азотын нэвчилт нь хайлшийн матрицын дотоод нитриджилтэд хүргэдэг AlN фазыг үүсгэх замаар [6,10], энэ нь хайлшийн матрицтай харьцуулахад AlN фазын дулааны тэлэлт өндөр байгаагаас шалтгаалан тухайн бүсийн тархалтад хүргэдэг [9]. FeCrAl хайлшийг хүчилтөрөгч эсвэл H2O эсвэл CO2 зэрэг бусад хүчилтөрөгчийн донортой агаар мандалд өндөр температурт өртөхөд исэлдэлт давамгайлсан урвал болж, өндөр температурт хүчилтөрөгч эсвэл азотыг нэвтрүүлэхгүй хөнгөнцагааны исэл үүсдэг бөгөөд тэдгээр нь хайлшийн матриц руу нэвтрэхээс хамгаалдаг. Гэхдээ хэрэв бууралтын агаар мандалд (N2+H2) өртөж, хамгаалалтын хөнгөнцагааны исэлийн хагаралд өртвөл орон нутгийн салалтын исэлдэлт нь хамгаалалтгүй Cr болон Ferich исэлүүд үүсэхээс эхэлдэг бөгөөд энэ нь азотыг феррит матриц руу тархах, AlN фаз үүсэх таатай замыг бий болгодог [9]. Хамгаалалтын (4.6) азотын агаар мандлыг FeCrAl хайлшийн үйлдвэрлэлийн хэрэглээнд ихэвчлэн ашигладаг. Жишээлбэл, хамгаалалтын азотын агаар мандалд дулааны боловсруулалтын зууханд эсэргүүцлийн халаагуур нь ийм орчинд FeCrAl хайлшийг өргөнөөр хэрэглэж байгаагийн жишээ юм. Зохиогчид хүчилтөрөгчийн хэсэгчилсэн даралт багатай агаар мандалд шарах үед FeCrAlY хайлшийн исэлдэлтийн хурд мэдэгдэхүйц удаан байдаг гэж мэдээлсэн [11]. Судалгааны зорилго нь (99.996%) азот (4.6) хийд (Messer®-ийн хольцын түвшин O2 + H2O < 10 ppm) шарах нь FeCrAl хайлш (Kanthal AF)-ийн зэврэлтэнд тэсвэртэй байдалд нөлөөлдөг эсэхийг болон энэ нь шарах температур, түүний хэлбэлзэл (дулааны мөчлөг), халаалтын хурдаас хэр зэрэг хамаардаг болохыг тодорхойлох явдал байв.