ಕಾಂತಲ್ AF ಮಿಶ್ರಲೋಹ 837 ರೆಸಿಸ್ಟೋಮ್ ಆಲ್ಕ್ರೋಮ್ Y ಫೆಕ್ರಲ್ ಮಿಶ್ರಲೋಹ

ಕಾಂತಲ್ AF ಒಂದು ಫೆರಿಟಿಕ್ ಕಬ್ಬಿಣ-ಕ್ರೋಮಿಯಂ-ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಮಿಶ್ರಲೋಹ (FeCrAl ಮಿಶ್ರಲೋಹ) ಆಗಿದ್ದು, ಇದನ್ನು 1300°C (2370°F) ವರೆಗಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಬಳಸಬಹುದು. ಈ ಮಿಶ್ರಲೋಹವು ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣ ಪ್ರತಿರೋಧ ಮತ್ತು ಉತ್ತಮ ರೂಪ ಸ್ಥಿರತೆಯಿಂದ ನಿರೂಪಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ, ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ದೀರ್ಘ ಧಾತುವಿನ ಜೀವಿತಾವಧಿ ಇರುತ್ತದೆ.

ಕನ್-ಥಾಲ್ AF ಅನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಕೈಗಾರಿಕಾ ಕುಲುಮೆಗಳು ಮತ್ತು ಗೃಹೋಪಯೋಗಿ ಉಪಕರಣಗಳಲ್ಲಿನ ವಿದ್ಯುತ್ ತಾಪನ ಅಂಶಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಉಪಕರಣ ಉದ್ಯಮದಲ್ಲಿನ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳ ಉದಾಹರಣೆಗಳೆಂದರೆ ಟೋಸ್ಟರ್‌ಗಳಿಗೆ ತೆರೆದ ಮೈಕಾ ಅಂಶಗಳು, ಹೇರ್ ಡ್ರೈಯರ್‌ಗಳು, ಫ್ಯಾನ್ ಹೀಟರ್‌ಗಳಿಗೆ ವಂಡರ್ ಆಕಾರದ ಅಂಶಗಳು ಮತ್ತು ಶ್ರೇಣಿಗಳಲ್ಲಿ ಸೆರಾಮಿಕ್ ಗ್ಲಾಸ್ ಟಾಪ್ ಹೀಟರ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಫೈಬರ್ ಇನ್ಸುಲೇಟಿಂಗ್ ವಸ್ತುವಿನ ಮೇಲೆ ತೆರೆದ ಸುರುಳಿ ಅಂಶಗಳಾಗಿ, ಕುದಿಯುವ ಪ್ಲೇಟ್‌ಗಳಿಗೆ ಸೆರಾಮಿಕ್ ಹೀಟರ್‌ಗಳಲ್ಲಿ, ಸೆರಾಮಿಕ್ ಹಾಬ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ ಅಡುಗೆ ಪ್ಲೇಟ್‌ಗಳಿಗಾಗಿ ಅಚ್ಚೊತ್ತಿದ ಸೆರಾಮಿಕ್ ಫೈಬರ್‌ನ ಸುರುಳಿಗಳು, ಫ್ಯಾನ್ ಹೀಟರ್‌ಗಳಿಗೆ ಅಮಾನತುಗೊಂಡ ಕಾಯಿಲ್ ಅಂಶಗಳಲ್ಲಿ, ರೇಡಿಯೇಟರ್‌ಗಳಿಗೆ ಅಮಾನತುಗೊಂಡ ನೇರ ತಂತಿ ಅಂಶಗಳಲ್ಲಿ, ಸಂವಹನ ಹೀಟರ್‌ಗಳು, ಬಿಸಿ ಗಾಳಿ ಗನ್‌ಗಳಿಗೆ ಮುಳ್ಳುಹಂದಿ ಅಂಶಗಳಲ್ಲಿ, ರೇಡಿಯೇಟರ್‌ಗಳು, ಟಂಬಲ್ ಡ್ರೈಯರ್‌ಗಳು.

ಸಾರಾಂಶ: ಪ್ರಸ್ತುತ ಅಧ್ಯಯನದಲ್ಲಿ, 900 °C ಮತ್ತು 1200 °C ನಲ್ಲಿ ಸಾರಜನಕ ಅನಿಲದಲ್ಲಿ (4.6) ಅನೀಲಿಂಗ್ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ವಾಣಿಜ್ಯ FeCrAl ಮಿಶ್ರಲೋಹದ (ಕಾಂತಲ್ AF) ತುಕ್ಕು ಹಿಡಿಯುವ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನವನ್ನು ವಿವರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಒಟ್ಟು ಮಾನ್ಯತೆ ಸಮಯಗಳು, ತಾಪನ ದರಗಳು ಮತ್ತು ಅನೀಲಿಂಗ್ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗೊಳ್ಳುವ ಐಸೊಥರ್ಮಲ್ ಮತ್ತು ಥರ್ಮೋ-ಸೈಕ್ಲಿಕ್ ಪರೀಕ್ಷೆಗಳನ್ನು ನಡೆಸಲಾಯಿತು. ಗಾಳಿ ಮತ್ತು ಸಾರಜನಕ ಅನಿಲದಲ್ಲಿನ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣ ಪರೀಕ್ಷೆಯನ್ನು ಥರ್ಮೋಗ್ರಾವಿಮೆಟ್ರಿಕ್ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯಿಂದ ನಡೆಸಲಾಯಿತು. ಸೂಕ್ಷ್ಮ ರಚನೆಯನ್ನು ಸ್ಕ್ಯಾನಿಂಗ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ (SEM-EDX), ಆಗರ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ (AES), ಮತ್ತು ಕೇಂದ್ರೀಕೃತ ಅಯಾನ್ ಕಿರಣ (FIB-EDX) ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯಿಂದ ನಿರೂಪಿಸಲಾಗಿದೆ. AlN ಹಂತದ ಕಣಗಳಿಂದ ಕೂಡಿದ ಸ್ಥಳೀಯ ಸಬ್‌ಮೇಲ್ಮೈ ನೈಟ್ರಿಡೇಶನ್ ಪ್ರದೇಶಗಳ ರಚನೆಯ ಮೂಲಕ ಸವೆತದ ಪ್ರಗತಿಯು ನಡೆಯುತ್ತದೆ ಎಂದು ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ, ಇದು ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಚಟುವಟಿಕೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸಂಕೋಚನ ಮತ್ತು ಸ್ಪ್ಯಾಲೇಶನ್‌ಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಅಲ್-ನೈಟ್ರೈಡ್ ರಚನೆ ಮತ್ತು ಅಲ್-ಆಕ್ಸೈಡ್ ಪ್ರಮಾಣದ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳು ಅನೀಲಿಂಗ್ ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ತಾಪನ ದರವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ. ಕಡಿಮೆ ಆಮ್ಲಜನಕದ ಭಾಗಶಃ ಒತ್ತಡವಿರುವ ಸಾರಜನಕ ಅನಿಲದಲ್ಲಿ ಅನೀಲಿಂಗ್ ಸಮಯದಲ್ಲಿ FeCrAl ಮಿಶ್ರಲೋಹದ ನೈಟ್ರೈಡೀಕರಣವು ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣಕ್ಕಿಂತ ವೇಗವಾದ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಮಿಶ್ರಲೋಹದ ಅವನತಿಗೆ ಮುಖ್ಯ ಕಾರಣವನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ಕಂಡುಬಂದಿದೆ.

ಪರಿಚಯ FeCrAl-ಆಧಾರಿತ ಮಿಶ್ರಲೋಹಗಳು (ಕಾಂತಲ್ AF ®) ಎತ್ತರದ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಅವುಗಳ ಉತ್ಕೃಷ್ಟ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣ ಪ್ರತಿರೋಧಕ್ಕೆ ಹೆಸರುವಾಸಿಯಾಗಿದೆ. ಈ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಗುಣವು ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಉಷ್ಣಬಲ ವಿಜ್ಞಾನದ ಸ್ಥಿರವಾದ ಅಲ್ಯೂಮಿನಾ ಮಾಪಕದ ರಚನೆಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದೆ, ಇದು ವಸ್ತುವನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣದಿಂದ ರಕ್ಷಿಸುತ್ತದೆ [1]. ಉತ್ತಮ ತುಕ್ಕು ನಿರೋಧಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಹೊರತಾಗಿಯೂ, FeCrAl-ಆಧಾರಿತ ಮಿಶ್ರಲೋಹಗಳಿಂದ ತಯಾರಿಸಿದ ಘಟಕಗಳ ಜೀವಿತಾವಧಿಯನ್ನು ಎತ್ತರದ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಆಗಾಗ್ಗೆ ಉಷ್ಣ ಸೈಕ್ಲಿಂಗ್‌ಗೆ ಒಡ್ಡಿಕೊಂಡರೆ ಸೀಮಿತಗೊಳಿಸಬಹುದು [2]. ಇದಕ್ಕೆ ಒಂದು ಕಾರಣವೆಂದರೆ, ಅಲ್ಯೂಮಿನಾ ಮಾಪಕದ ಪುನರಾವರ್ತಿತ ಥರ್ಮೋ-ಶಾಕ್ ಬಿರುಕು ಮತ್ತು ಸುಧಾರಣೆಯಿಂದಾಗಿ ಮಾಪಕ ರೂಪಿಸುವ ಅಂಶವಾದ ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಅನ್ನು ಉಪಮೇಲ್ಮೈ ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿ ಮಿಶ್ರಲೋಹ ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್‌ನಲ್ಲಿ ಸೇವಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ನಿರ್ಣಾಯಕ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಕೆಳಗೆ ಉಳಿದ ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಅಂಶವು ಕಡಿಮೆಯಾದರೆ, ಮಿಶ್ರಲೋಹವು ಇನ್ನು ಮುಂದೆ ರಕ್ಷಣಾತ್ಮಕ ಮಾಪಕವನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ, ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ವೇಗವಾಗಿ ಬೆಳೆಯುತ್ತಿರುವ ಕಬ್ಬಿಣ-ಆಧಾರಿತ ಮತ್ತು ಕ್ರೋಮಿಯಂ-ಆಧಾರಿತ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳ ರಚನೆಯಿಂದ ದುರಂತದ ಬ್ರೇಕ್‌ಅವೇ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ [3,4]. ಸುತ್ತಮುತ್ತಲಿನ ವಾತಾವರಣ ಮತ್ತು ಮೇಲ್ಮೈ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳ ಪ್ರವೇಶಸಾಧ್ಯತೆಯನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿ ಇದು ಮತ್ತಷ್ಟು ಆಂತರಿಕ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣ ಅಥವಾ ನೈಟ್ರೈಡೇಶನ್ ಮತ್ತು ಭೂಮೇಲ್ಮೈ ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿ ಅನಪೇಕ್ಷಿತ ಹಂತಗಳ ರಚನೆಗೆ ಅನುಕೂಲವಾಗಬಹುದು [5]. ಹಾನ್ ಮತ್ತು ಯಂಗ್, ಅಲ್ಯೂಮಿನಾ ಮಾಪಕವು Ni Cr Al ಮಿಶ್ರಲೋಹಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸುವಲ್ಲಿ, ಗಾಳಿಯ ವಾತಾವರಣದಲ್ಲಿ ಎತ್ತರದ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಉಷ್ಣ ಸೈಕ್ಲಿಂಗ್ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಆಂತರಿಕ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣ ಮತ್ತು ನೈಟ್ರೈಡೇಶನ್‌ನ ಸಂಕೀರ್ಣ ಮಾದರಿಯು ಬೆಳೆಯುತ್ತದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸಿದ್ದಾರೆ, ವಿಶೇಷವಾಗಿ Al ಮತ್ತು Ti [4] ನಂತಹ ಬಲವಾದ ನೈಟ್ರೈಡ್ ರಚನೆಕಾರರನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಮಿಶ್ರಲೋಹಗಳಲ್ಲಿ. ಕ್ರೋಮಿಯಂ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಮಾಪಕಗಳು ಸಾರಜನಕ ಪ್ರವೇಶಸಾಧ್ಯವೆಂದು ತಿಳಿದುಬಂದಿದೆ ಮತ್ತು Cr2 N ಉಪ-ಪ್ರಮಾಣದ ಪದರವಾಗಿ ಅಥವಾ ಆಂತರಿಕ ಅವಕ್ಷೇಪವಾಗಿ ರೂಪುಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ [8,9]. ಈ ಪರಿಣಾಮವು ಉಷ್ಣ ಸೈಕ್ಲಿಂಗ್ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚು ತೀವ್ರವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಎಂದು ನಿರೀಕ್ಷಿಸಬಹುದು, ಇದು ಆಕ್ಸೈಡ್ ಮಾಪಕ ಬಿರುಕು ಬಿಡಲು ಮತ್ತು ಸಾರಜನಕಕ್ಕೆ ತಡೆಗೋಡೆಯಾಗಿ ಅದರ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿತ್ವವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ [6]. ಹೀಗಾಗಿ ಸವೆತದ ನಡವಳಿಕೆಯನ್ನು ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣದ ನಡುವಿನ ಸ್ಪರ್ಧೆಯಿಂದ ನಿಯಂತ್ರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ರಕ್ಷಣಾತ್ಮಕ ಅಲ್ಯೂಮಿನಾ ರಚನೆ/ನಿರ್ವಹಣೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸಾರಜನಕದ ಪ್ರವೇಶವು AlN ಹಂತ [6,10] ರಚನೆಯ ಮೂಲಕ ಮಿಶ್ರಲೋಹ ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್‌ನ ಆಂತರಿಕ ನೈಟ್ರೈಡೇಶನ್‌ಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಮಿಶ್ರಲೋಹ ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್ [9] ಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ AlN ಹಂತದ ಹೆಚ್ಚಿನ ಉಷ್ಣ ವಿಸ್ತರಣೆಯಿಂದಾಗಿ ಆ ಪ್ರದೇಶದ ವಿಘಟನೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಆಮ್ಲಜನಕ ಅಥವಾ H2O ಅಥವಾ CO2 ನಂತಹ ಇತರ ಆಮ್ಲಜನಕ ದಾನಿಗಳೊಂದಿಗೆ ವಾತಾವರಣದಲ್ಲಿ FeCrAl ಮಿಶ್ರಲೋಹಗಳನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನಕ್ಕೆ ಒಡ್ಡಿದಾಗ, ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣವು ಪ್ರಬಲ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಅಲ್ಯೂಮಿನಾ ಮಾಪಕವು ರೂಪುಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ, ಇದು ಎತ್ತರದ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಆಮ್ಲಜನಕ ಅಥವಾ ಸಾರಜನಕಕ್ಕೆ ಪ್ರವೇಶಿಸಲಾಗದಂತಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಮಿಶ್ರಲೋಹ ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್‌ಗೆ ಅವುಗಳ ಒಳನುಗ್ಗುವಿಕೆಯ ವಿರುದ್ಧ ರಕ್ಷಣೆ ನೀಡುತ್ತದೆ. ಆದರೆ, ಕಡಿತ ವಾತಾವರಣ (N2+H2) ಮತ್ತು ರಕ್ಷಣಾತ್ಮಕ ಅಲ್ಯೂಮಿನಾ ಮಾಪಕ ಬಿರುಕುಗಳಿಗೆ ಒಡ್ಡಿಕೊಂಡರೆ, ಸ್ಥಳೀಯ ಬ್ರೇಕ್‌ಅವೇ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣವು ರಕ್ಷಣಾತ್ಮಕವಲ್ಲದ Cr ಮತ್ತು ಫೆರಿಚ್ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳ ರಚನೆಯಿಂದ ಪ್ರಾರಂಭವಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಫೆರಿಟಿಕ್ ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್‌ಗೆ ಸಾರಜನಕ ಪ್ರಸರಣ ಮತ್ತು AlN ಹಂತದ ರಚನೆಗೆ ಅನುಕೂಲಕರ ಮಾರ್ಗವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ [9]. ರಕ್ಷಣಾತ್ಮಕ (4.6) ಸಾರಜನಕ ವಾತಾವರಣವನ್ನು FeCrAl ಮಿಶ್ರಲೋಹಗಳ ಕೈಗಾರಿಕಾ ಅನ್ವಯಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಆಗಾಗ್ಗೆ ಅನ್ವಯಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ರಕ್ಷಣಾತ್ಮಕ ಸಾರಜನಕ ವಾತಾವರಣದೊಂದಿಗೆ ಶಾಖ ಸಂಸ್ಕರಣಾ ಕುಲುಮೆಗಳಲ್ಲಿನ ಪ್ರತಿರೋಧಕ ಶಾಖೋತ್ಪಾದಕಗಳು ಅಂತಹ ಪರಿಸರದಲ್ಲಿ FeCrAl ಮಿಶ್ರಲೋಹಗಳ ವ್ಯಾಪಕ ಅನ್ವಯಕ್ಕೆ ಉದಾಹರಣೆಯಾಗಿದೆ. ಕಡಿಮೆ ಆಮ್ಲಜನಕ ಭಾಗಶಃ ಒತ್ತಡಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ವಾತಾವರಣದಲ್ಲಿ ಅನೀಲಿಂಗ್ ಮಾಡುವಾಗ FeCrAlY ಮಿಶ್ರಲೋಹಗಳ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣ ದರವು ಗಣನೀಯವಾಗಿ ನಿಧಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಎಂದು ಲೇಖಕರು ವರದಿ ಮಾಡಿದ್ದಾರೆ [11]. (99.996%) ಸಾರಜನಕ (4.6) ಅನಿಲದಲ್ಲಿ (ಮೆಸ್ಸರ್® ವಿಶೇಷ ಅಶುದ್ಧತೆಯ ಮಟ್ಟ O2 + H2O < 10 ppm) ಅನೀಲಿಂಗ್ ಮಾಡುವುದರಿಂದ FeCrAl ಮಿಶ್ರಲೋಹದ (ಕ್ಯಾಂಥಲ್ AF) ತುಕ್ಕು ನಿರೋಧಕತೆಯ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆಯೇ ಮತ್ತು ಅದು ಎಷ್ಟರ ಮಟ್ಟಿಗೆ ಅನೀಲಿಂಗ್ ತಾಪಮಾನ, ಅದರ ವ್ಯತ್ಯಾಸ (ಥರ್ಮಲ್-ಸೈಕ್ಲಿಂಗ್) ಮತ್ತು ತಾಪನ ದರವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುವುದು ಅಧ್ಯಯನದ ಉದ್ದೇಶವಾಗಿತ್ತು.