Aloi Kanthal AF 837 resistohm alchrome Y fecal aloi

Mae Kanthal AF yn aloi haearn-cromiwm-alwminiwm fferritig (aloi FeCrAl) i'w ddefnyddio ar dymheredd hyd at 1300°C (2370°F). Nodweddir yr aloi gan ymwrthedd ocsideiddio rhagorol a sefydlogrwydd ffurf da iawn sy'n arwain at oes hir yr elfen.

Defnyddir Kan-thal AF fel arfer mewn elfennau gwresogi trydanol mewn ffwrneisi diwydiannol ac offer cartref.

Mae enghreifftiau o gymwysiadau yn y diwydiant offer yn cynnwys elfennau mica agored ar gyfer tostwyr, sychwyr gwallt, mewn elfennau siâp meander ar gyfer gwresogyddion ffan ac fel elfennau coil agored ar ddeunydd inswleiddio ffibr mewn gwresogyddion top gwydr ceramig mewn ffyrnau, mewn gwresogyddion ceramig ar gyfer platiau berwi, coiliau ar ffibr ceramig wedi'i fowldio ar gyfer platiau coginio gyda hobiau ceramig, mewn elfennau coil crog ar gyfer gwresogyddion ffan, mewn elfennau gwifren syth crog ar gyfer rheiddiaduron, gwresogyddion darfudiad, mewn elfennau draenog ar gyfer gynnau aer poeth, rheiddiaduron, sychwyr dillad.

Crynodeb Yn yr astudiaeth bresennol, amlinellir mecanwaith cyrydiad aloi FeCrAl masnachol (Kanthal AF) yn ystod anelio mewn nwy nitrogen (4.6) ar 900 °C a 1200 °C. Perfformiwyd profion isothermol a thermo-gylchol gydag amrywiol amseroedd amlygiad cyfanswm, cyfraddau gwresogi, a thymheredd anelio. Cynhaliwyd prawf ocsideiddio mewn aer a nwy nitrogen trwy ddadansoddiad thermogravimetric. Nodweddir y microstrwythur gan ficrosgopeg electron sganio (SEM-EDX), sbectrosgopeg electron Auger (AES), a dadansoddiad trawst ïon ffocysedig (FIB-EDX). Mae'r canlyniadau'n dangos bod dilyniant cyrydiad yn digwydd trwy ffurfio rhanbarthau nitridiad is-wyneb lleol, sy'n cynnwys gronynnau cyfnod AlN, sy'n lleihau gweithgaredd alwminiwm ac yn achosi brau a sblasio. Mae prosesau ffurfio Al-nitrid a thwf graddfa Al-ocsid yn dibynnu ar dymheredd anelio a chyfradd gwresogi. Canfuwyd bod nitridiad aloi FeCrAl yn broses gyflymach nag ocsideiddio yn ystod anelio mewn nwy nitrogen â phwysedd rhannol ocsigen isel ac mae'n cynrychioli prif achos diraddio'r aloi.

Cyflwyniad Mae aloion sy'n seiliedig ar FeCrAl (Kanthal AF ®) yn adnabyddus am eu gwrthwynebiad ocsideiddio uwch ar dymheredd uchel. Mae'r priodwedd ragorol hon yn gysylltiedig â ffurfio graddfa alwmina sy'n sefydlog yn thermodynamig ar yr wyneb, sy'n amddiffyn y deunydd rhag ocsideiddio pellach [1]. Er gwaethaf priodweddau gwrthsefyll cyrydiad uwch, gellir cyfyngu oes y cydrannau a weithgynhyrchir o aloion sy'n seiliedig ar FeCrAl os yw'r rhannau'n aml yn agored i gylchred thermol ar dymheredd uchel [2]. Un o'r rhesymau dros hyn yw bod yr elfen sy'n ffurfio graddfa, alwminiwm, yn cael ei defnyddio yn y matrics aloi yn yr ardal is-wyneb oherwydd y cracio a'r ailffurfio thermo-sioc dro ar ôl tro o'r raddfa alwmina. Os yw'r cynnwys alwminiwm sy'n weddill yn gostwng o dan grynodiad critigol, ni all yr aloi ailffurfio'r raddfa amddiffynnol mwyach, gan arwain at ocsideiddio torri trychinebus trwy ffurfio ocsidau sy'n seiliedig ar haearn ac sy'n seiliedig ar chromiwm sy'n tyfu'n gyflym [3,4]. Yn dibynnu ar yr awyrgylch cyfagos a athreiddedd ocsidau arwyneb, gall hyn hwyluso ocsideiddio neu nitridiad mewnol pellach a ffurfio cyfnodau diangen yn y rhanbarth is-wyneb [5]. Mae Han a Young wedi dangos, mewn aloion NiCrAl sy'n ffurfio graddfa alwmina, fod patrwm cymhleth o ocsideiddio a nitridiad mewnol yn datblygu [6,7] yn ystod cylchred thermol ar dymheredd uchel mewn awyrgylch aer, yn enwedig mewn aloion sy'n cynnwys ffurfwyr nitrid cryf fel Al a Ti [4]. Gwyddys bod graddfeydd ocsid cromiwm yn athraidd i nitrogen, ac mae Cr2N yn ffurfio naill ai fel haen is-raddfa neu fel gwaddod mewnol [8,9]. Gellir disgwyl i'r effaith hon fod yn fwy difrifol o dan amodau cylchred thermol sy'n arwain at gracio graddfa ocsid a lleihau ei heffeithiolrwydd fel rhwystr i nitrogen [6]. Felly mae'r ymddygiad cyrydiad yn cael ei lywodraethu gan y gystadleuaeth rhwng ocsideiddio, sy'n arwain at ffurfio/cynnal alwmina amddiffynnol, a mewnlifiad nitrogen sy'n arwain at nitridiad mewnol y matrics aloi trwy ffurfio cyfnod AlN [6,10], sy'n arwain at asgwrn y rhanbarth hwnnw oherwydd ehangu thermol uwch o gyfnod AlN o'i gymharu â'r matrics aloi [9]. Wrth amlygu aloion FeCrAl i dymheredd uchel mewn awyrgylchoedd gydag ocsigen neu roddwyr ocsigen eraill fel H2O neu CO2, ocsideiddio yw'r adwaith mwyaf cyffredin, ac mae graddfa alwmina yn ffurfio, sy'n anhydraidd i ocsigen neu nitrogen ar dymheredd uchel ac yn darparu amddiffyniad rhag eu hymwthiad i fatrics yr aloi. Ond, os cânt eu hamlygu i awyrgylch lleihau (N2+H2), a chrac graddfa alwmina amddiffynnol, mae ocsideiddio tor-i-ffwrdd lleol yn dechrau trwy ffurfio ocsidau Cr a Ferich nad ydynt yn amddiffynnol, sy'n darparu llwybr ffafriol ar gyfer trylediad nitrogen i'r matrics fferritig a ffurfio cyfnod AlN [9]. Defnyddir yr awyrgylch nitrogen amddiffynnol (4.6) yn aml yng nghymhwysiad diwydiannol aloion FeCrAl. Er enghraifft, mae gwresogyddion gwrthiant mewn ffwrneisi trin gwres gydag awyrgylch nitrogen amddiffynnol yn enghraifft o'r defnydd eang o aloion FeCrAl mewn amgylchedd o'r fath. Mae'r awduron yn adrodd bod cyfradd ocsideiddio aloion FeCrAlY yn sylweddol arafach wrth anelio mewn awyrgylch â phwysau rhannol ocsigen isel [11]. Nod yr astudiaeth oedd pennu a yw anelio mewn nwy nitrogen (99.996%) (4.6) (lefel amhuredd manyleb Messer® O2 + H2O < 10 ppm) yn effeithio ar wrthwynebiad cyrydiad aloi FeCrAl (Kanthal AF) ac i ba raddau y mae'n dibynnu ar y tymheredd anelio, ei amrywiad (cylchred thermol), a'r gyfradd wresogi.