کنتھل اے ایف الائے 837 ریسٹوھم الکروم وائی فیکرل الائے

کنتھل اے ایف 1300 ° C (2370 ° F) تک درجہ حرارت پر استعمال کے لیے ایک فیریٹک آئرن-کرومیم-ایلومینیم مرکب (FeCrAl الائے) ہے۔ مرکب کی خصوصیات بہترین آکسیکرن مزاحمت اور بہت اچھی شکل میں استحکام ہے جس کے نتیجے میں عنصر کی طویل زندگی ہوتی ہے۔

Kan-thal AF عام طور پر صنعتی بھٹیوں اور گھریلو آلات میں برقی حرارتی عناصر میں استعمال ہوتا ہے۔

آلات کی صنعت میں ایپلی کیشنز کی مثال ٹوسٹرز، ہیئر ڈرائر کے لیے کھلے ابرک عناصر میں، پنکھے کے ہیٹر کے لیے مینڈر سائز کے عناصر میں اور رینج میں سیرامک ​​گلاس ٹاپ ہیٹر میں فائبر انسولیٹنگ مواد پر کھلے کوائل عناصر کے طور پر، سیرامک ​​ہیٹر میں ابلتے پلیٹوں، کوائلز کے لیے ہیں۔ سیرامک ​​ہوبس کے ساتھ کھانا پکانے والی پلیٹوں کے لیے مولڈڈ سیرامک ​​فائبر پر، پنکھے کے ہیٹر کے لیے معطل کوائل عناصر میں، ریڈی ایٹرز کے لیے معلق سیدھے تار عناصر میں، کنویکشن ہیٹر، گرم ہوا کی بندوقوں، ریڈی ایٹرز، ٹمبل ڈرائر کے لیے پورکیپائن عناصر میں۔

خلاصہ موجودہ مطالعہ میں، 900 ° C اور 1200 ° C پر نائٹروجن گیس (4.6) میں اینیلنگ کے دوران تجارتی FeCrAl الائے (کنتھل AF) کے سنکنرن طریقہ کار کا خاکہ پیش کیا گیا ہے۔ Isothermal اور thermo-cyclic ٹیسٹ مختلف کل نمائش کے اوقات، حرارتی شرح، اور annealing درجہ حرارت کے ساتھ کئے گئے تھے۔ ہوا اور نائٹروجن گیس میں آکسیکرن ٹیسٹ تھرموگراومیٹریک تجزیہ کے ذریعے کیا گیا۔ مائیکرو اسٹرکچر اسکیننگ الیکٹران مائیکروسکوپی (SEM-EDX)، Auger الیکٹران اسپیکٹروسکوپی (AES)، اور فوکسڈ آئن بیم (FIB-EDX) تجزیہ سے نمایاں ہے۔ نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ سنکنرن کی ترقی مقامی سطح کے نائٹریٹیشن علاقوں کی تشکیل کے ذریعے ہوتی ہے، جو AlN مرحلے کے ذرات پر مشتمل ہوتا ہے، جو ایلومینیم کی سرگرمی کو کم کرتا ہے اور اس میں گھسنے اور پھیلنے کا سبب بنتا ہے۔ ال نائٹرائڈ کی تشکیل اور ال آکسائیڈ پیمانے کی ترقی کے عمل کا انحصار اینیلنگ درجہ حرارت اور حرارت کی شرح پر ہے۔ یہ پایا گیا کہ کم آکسیجن جزوی دباؤ والی نائٹروجن گیس میں اینیلنگ کے دوران FeCrAl الائے کی نائٹریٹیشن آکسیڈیشن کے مقابلے میں تیز تر عمل ہے اور مصر کے انحطاط کی بنیادی وجہ کی نمائندگی کرتا ہے۔

تعارف FeCrAl - پر مبنی مرکب دھاتیں (Kanthal AF ®) بلند درجہ حرارت پر اپنی اعلیٰ آکسیکرن مزاحمت کے لیے مشہور ہیں۔ اس بہترین خاصیت کا تعلق سطح پر تھرموڈینامیکل طور پر مستحکم ایلومینا اسکیل کی تشکیل سے ہے، جو مواد کو مزید آکسیڈیشن سے بچاتا ہے [1]۔ سنکنرن مزاحمت کی اعلیٰ خصوصیات کے باوجود، FeCrAl سے تیار کردہ اجزا کی زندگی کو محدود کیا جا سکتا ہے اگر پرزے بلند درجہ حرارت پر تھرمل سائیکلنگ کے لیے کثرت سے سامنے آئیں [2]۔ اس کی ایک وجہ یہ ہے کہ پیمانہ بنانے والا عنصر، ایلومینیم، الائے میٹرکس میں ذیلی سطح کے علاقے میں استعمال ہوتا ہے کیونکہ بار بار تھرمو شاک کریکنگ اور ایلومینا اسکیل کی اصلاح ہوتی ہے۔ اگر ایلومینیم کا باقی ماندہ مواد اہم ارتکاز کے نیچے کم ہو جاتا ہے، تو کھوٹ حفاظتی پیمانے کو مزید بہتر نہیں کر سکتا، جس کے نتیجے میں تیزی سے بڑھتے ہوئے آئرن پر مبنی اور کرومیم پر مبنی آکسائیڈز [3,4] کی تشکیل سے تباہ کن آکسیکرن ہوتا ہے۔ ارد گرد کے ماحول اور سطح کے آکسائیڈز کی پارگمیتا پر منحصر ہے یہ مزید اندرونی آکسیڈیشن یا نائٹرائڈیشن اور زیر زمین علاقے میں ناپسندیدہ مراحل کی تشکیل میں سہولت فراہم کر سکتا ہے [5]۔ ہان اور ینگ نے دکھایا ہے کہ ایلومینا پیمانے پر Ni Cr Al مرکب بنانے میں، اندرونی آکسیڈیشن اور نائٹرائڈیشن کا ایک پیچیدہ نمونہ تیار ہوتا ہے [6,7] ہوا کے ماحول میں بلند درجہ حرارت پر تھرمل سائیکلنگ کے دوران، خاص طور پر ان مرکب دھاتوں میں جن میں مضبوط نائٹرائیڈ پر مشتمل ہوتا ہے جیسے کہ اور Ti [4]۔ کرومیم آکسائیڈ ترازو نائٹروجن پارگمیبل کے طور پر جانا جاتا ہے، اور Cr2 N یا تو ذیلی پیمانہ پرت کے طور پر یا اندرونی بحری کے طور پر بنتا ہے [8,9]۔ تھرمل سائیکلنگ کے حالات میں اس اثر کے زیادہ شدید ہونے کی توقع کی جا سکتی ہے جو آکسائیڈ سکیل میں کریکنگ کا باعث بنتی ہے اور نائٹروجن کی رکاوٹ کے طور پر اس کی تاثیر کو کم کرتی ہے [6]۔ اس طرح سنکنرن کے رویے کو آکسیڈیشن کے درمیان مقابلہ کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے، جو حفاظتی ایلومینا کی تشکیل/رکھ بھال کا باعث بنتا ہے، اور نائٹروجن داخل ہوتا ہے جس کے نتیجے میں ایل این فیز [6,10] کی تشکیل کے ذریعے الائے میٹرکس کی اندرونی نائٹریٹیشن ہوتی ہے، جس کی وجہ سے ایلومینا کی ساخت میں اضافہ ہوتا ہے۔ الائے میٹرکس [9] کے مقابلے AlN مرحلے کی اعلی تھرمل توسیع کی وجہ سے وہ خطہ۔ جب آکسیجن یا دیگر آکسیجن عطیہ دہندگان جیسے H2O یا CO2 کے ساتھ فضا میں FeCrAl مرکبات کو بلند درجہ حرارت پر بے نقاب کرتے ہیں، تو آکسیڈیشن غالب ردعمل ہے، اور ایلومینا پیمانے کی شکلیں، جو بلند درجہ حرارت پر آکسیجن یا نائٹروجن کے لیے ناقابل تسخیر ہوتی ہیں اور ان کے داخل ہونے سے تحفظ فراہم کرتی ہیں۔ مرکب میٹرکس لیکن، اگر کمی ماحول (N2+H2)، اور حفاظتی ایلومینا اسکیل کریک کے سامنے آجائے تو، غیر حفاظتی Cr اور فیریچ آکسائیڈز کی تشکیل سے مقامی ٹوٹ پھوٹ کا آغاز ہوتا ہے، جو فیریٹک میٹرکس اور تشکیل میں نائٹروجن کے پھیلاؤ کے لیے ایک سازگار راستہ فراہم کرتا ہے۔ AlN مرحلے کے [9]۔ حفاظتی (4.6) نائٹروجن ماحول اکثر FeCrAl مرکب کے صنعتی استعمال میں لاگو ہوتا ہے۔ مثال کے طور پر، حفاظتی نائٹروجن ماحول کے ساتھ ہیٹ ٹریٹمنٹ بھٹیوں میں مزاحمتی ہیٹر ایسے ماحول میں FeCrAl الائے کے وسیع پیمانے پر استعمال کی ایک مثال ہیں۔ مصنفین نے رپورٹ کیا ہے کہ جب کم آکسیجن جزوی دباؤ والے ماحول میں اینیلنگ کرتے ہیں تو FeCrAlY مرکبات کی آکسیکرن کی شرح کافی سست ہوتی ہے [11]۔ مطالعہ کا مقصد یہ طے کرنا تھا کہ آیا (99.996%) نائٹروجن (4.6) گیس (Messer® spec. نجاست کی سطح O2 + H2O <10 ppm) میں اینیلنگ FeCrAl الائے (کنتھل AF) کی سنکنرن مزاحمت کو متاثر کرتی ہے اور یہ کس حد تک منحصر ہے؟ اینیلنگ درجہ حرارت، اس کی تبدیلی (تھرمل سائیکلنگ)، اور حرارتی شرح پر۔