Хӯлаи Kanthal AF 837 резистом алхром Y хӯлаи фекралӣ

Kanthal AF як хӯлаи ферритии оҳан-хром-алюминий (хӯлаи FeCrAl) барои истифода дар ҳарорати то 1300°C (2370°F) мебошад. Ин хӯла бо муқовимати аълои оксидшавӣ ва устувории хеле хуби шакл тавсиф мешавад, ки мӯҳлати хизмати дарози элементҳоро таъмин мекунад.

Кан-тхал AF одатан дар унсурҳои гармидиҳии барқӣ дар кӯраҳои саноатӣ ва асбобҳои рӯзгор истифода мешавад.

Намунаҳои истифода дар саноати асбобҳои маишӣ инҳоянд: унсурҳои слюдаи кушода барои тостерҳо, мӯйхушккунакҳо, унсурҳои шакли меандр барои гармкунакҳои вентиляторӣ ва ҳамчун унсурҳои спирали кушода дар маводи изолятсионии нахӣ дар гармкунакҳои болои шишаи сафолӣ дар плитаҳо, дар гармкунакҳои сафолӣ барои табақҳои ҷӯшон, спиралҳо дар нахи сафолии қолабӣ барои табақҳои пухтупаз бо плитаҳои сафолӣ, дар унсурҳои спирали овезон барои гармкунакҳои вентиляторӣ, дар унсурҳои сими рости овезон барои радиаторҳо, гармкунакҳои конвексия, дар унсурҳои чинӣ барои таппончаҳои ҳавои гарм, радиаторҳо, хушккунакҳои мошинӣ.

Хулоса Дар таҳқиқоти мазкур, механизми зангзании хӯлаи тиҷоратии FeCrAl (Kanthal AF) ҳангоми гармкунӣ дар гази нитроген (4.6) дар 900 °C ва 1200 °C шарҳ дода шудааст. Санҷишҳои изотермикӣ ва термосиклӣ бо вақтҳои умумии таъсир, суръати гармкунӣ ва ҳарорати гармкунӣ гуногун гузаронида шуданд. Санҷиши оксидшавӣ дар ҳаво ва гази нитроген тавассути таҳлили термогравиметрӣ гузаронида шуд. Микросохтор бо микроскопияи электронии сканкунӣ (SEM-EDX), спектроскопияи электронии Оже (AES) ва таҳлили шуои ионии фокусӣ (FIB-EDX) тавсиф карда мешавад. Натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки пешрафти зангзанӣ тавассути ташаккули минтақаҳои нитридатсияи зеризаминии маҳаллӣ, ки аз зарраҳои фазаи AlN иборатанд, рух медиҳад, ки фаъолияти алюминийро коҳиш медиҳад ва боиси шикастагӣ ва пошхӯрӣ мегардад. Равандҳои ташаккули Al-нитрид ва афзоиши миқёси Al-оксид аз ҳарорати гармкунӣ ва суръати гармкунӣ вобастаанд. Муайян карда шуд, ки нитридкунии хӯлаи FeCrAl нисбат ба оксидшавӣ ҳангоми гармкунӣ дар гази нитроген бо фишори парсиалии оксигени паст раванди тезтар аст ва сабаби асосии вайроншавии хӯла мебошад.

Муқаддима Хӯлаҳои дар асоси FeCrAl (Kanthal AF ®) бо муқовимати баланди оксидшавии худ дар ҳарорати баланд машҳуранд. Ин хосияти аъло бо пайдоиши қабати алюминийи термодинамикии устувор дар рӯи замин алоқаманд аст, ки маводро аз оксидшавии минбаъда муҳофизат мекунад [1]. Сарфи назар аз хосиятҳои баланди муқовимат ба зангзанӣ, мӯҳлати истифодаи ҷузъҳои аз хӯлаҳои дар асоси FeCrAl истеҳсолшуда метавонад маҳдуд карда шавад, агар қисмҳо дар ҳарорати баланд зуд-зуд ба даври гармӣ дучор шаванд [2]. Яке аз сабабҳои ин дар он аст, ки унсури ташаккулдиҳандаи қабат, алюминий, дар матритсаи хӯла дар минтақаи зеризаминӣ аз сабаби крекинги такрории термошок ва ислоҳоти қабати алюминий истеъмол мешавад. Агар миқдори боқимондаи алюминий дар зери консентратсияи критикӣ кам шавад, хӯла дигар наметавонад қабати муҳофизатиро ислоҳ кунад, ки боиси оксидшавии фалокатбор бо роҳи ташаккули оксидҳои дар асоси оҳан ва хром зуд афзоянда мегардад [3,4]. Вобаста ба атмосфераи атроф ва гузариши оксидҳои рӯизаминӣ, ин метавонад оксидшавии минбаъдаи дохилӣ ё нитридизатсия ва ташаккули фазаҳои номатлубро дар минтақаи зеризаминӣ осон кунад [5]. Хан ва Янг нишон доданд, ки дар хӯлаҳои NiCrAl, ки дар шакли гилхоки алюминий ташаккул меёбанд, як намунаи мураккаби оксидшавӣ ва нитридшавии дохилӣ дар ҳарорати баланд дар атмосфераи ҳаво инкишоф меёбад [6,7], махсусан дар хӯлаҳое, ки дорои ташаккулдиҳандаҳои нитриди қавӣ ба монанди Al ва Ti мебошанд [4]. Маълум аст, ки гилхоки оксиди хром азотгузаронанда мебошанд ва Cr2N ё ҳамчун қабати зерқисмат ё ҳамчун таҳшиншавии дохилӣ ташаккул меёбад [8,9]. Интизор меравад, ки ин таъсир дар шароити даврзании гармӣ шадидтар бошад, ки боиси шикастани гилхоки оксид ва коҳиш додани самаранокии он ҳамчун монеа барои нитроген мегардад [6]. Ҳамин тариқ, рафтори зангзанӣ аз рақобати байни оксидшавӣ, ки боиси ташаккул/нигоҳдории муҳофизатии гилхоки алюминий ва воридшавии нитроген мегардад, ки боиси нитридшавии дохилии матритсаи хӯла тавассути ташаккули фазаи AlN мегардад [6,10], ки боиси паҳншавии он минтақа аз сабаби васеъшавии гармии фазаи AlN дар муқоиса бо матритсаи хӯла мегардад [9]. Ҳангоми дучор шудан ба хӯлаҳои FeCrAl дар атмосфера бо оксиген ё дигар донорҳои оксиген, ба монанди H2O ё CO2, оксидшавӣ реаксияи бартаридошта аст ва гилхоки алюминий ба вуҷуд меояд, ки дар ҳарорати баланд ба оксиген ё нитроген ғӯтавар нест ва аз воридшавии онҳо ба матритсаи хӯла муҳофизат мекунад. Аммо, агар ба атмосфераи редуксия (N2+H2) ва тарқиши гилхоки муҳофизатӣ дучор шавад, оксидшавии маҳаллии ҷудошавӣ бо ташаккули оксидҳои ғайримуҳофизатии Cr ва Ferich оғоз мешавад, ки роҳи мусоидро барои паҳншавии нитроген ба матритсаи ферритӣ ва ташаккули фазаи AlN фароҳам меорад [9]. Атмосфераи нитрогени муҳофизатӣ (4.6) аксар вақт дар татбиқи саноатии хӯлаҳои FeCrAl истифода мешавад. Масалан, гармкунакҳои муқовимат дар кӯраҳои коркарди гармӣ бо атмосфераи нитрогени муҳофизатӣ мисоли истифодаи васеъи хӯлаҳои FeCrAl дар чунин муҳит мебошанд. Муаллифон гузориш медиҳанд, ки суръати оксидшавии хӯлаҳои FeCrAlY ҳангоми гармкунӣ дар атмосфера бо фишори қисман оксигени паст хеле сусттар аст [11]. Ҳадафи таҳқиқот муайян кардани он буд, ки оё гармкунӣ дар гази (99.996%) нитроген (4.6) (сатҳи ифлосии мушаххаси Messer® O2 + H2O < 10 ppm) ба муқовимати зангзании хӯлаи FeCrAl (Kanthal AF) таъсир мерасонад ва он то чӣ андоза аз ҳарорати гармкунӣ, тағирёбии он (сикли гармӣ) ва суръати гармкунӣ вобаста аст.