Aluminiziranje zlitine FeCrAl za električne uporovne grelne elementeFerčak, Žan (Avtor) Karpe, Blaž (Mentor) FeCrAl zlitinealuminiziranje v zasipuzaščitne oksidne plastialuminidne plastidifuzija v trdnemZlitine FeCrAl, s komercialnim imenom Kanthal®, so visokotemperaturno obstojne zlitine z visoko električno upornostjo in odlično oksidacijsko odpornostjo, zato se jih uporablja za uporovno grelne in konstrukcijske elemente, ki so izpostavljeni visokim temperaturam (do 1400 °C). Visokotemperaturna oksidacijska odpornost je posledica nastanka termodinamično stabilne plasti aluminijevega oksida (Al2O3) na površini, ki ovira prehod kisika v notranjost materiala in ščiti material pred nadaljnjo oksidacijo. Vendar pa je življenjska doba teh elementov omejena, če so izpostavljeni cikličnim toplotnim obremenitvam pri temperaturah nad 1000 °C. Težava je v tem, da zaradi relativno hitrih temperaturnih sprememb in različnih temperaturnih raztezkov oksidne plasti ter osnovne zlitine prihaja do pokanja oksidne plasti. Dokler je v podpovršinski plasti dovolj visoka koncentracija aluminija v trdni raztopini ?-Fe(CrAl), bo nastalo razpoko hitro zapolnila nova plast aluminijevega oksida. Aluminij v trdni raztopini se zaradi tega porablja in ko se njegova koncentracija v podpovršinskem področju zniža pod kritično vrednost (? 3 mas.%), zaščitna plast aluminijevega oksida preneha nastajati. To povzroči oksidacijo železa in drugih legirnih elementov ter postopen propad grelnega oziroma konstrukcijskega elementa. Ker pri izdelavi teh zlitin ne moremo poljubno povečevati deleža aluminija, saj jih pri deležu Al >7,5 mas.% zaradi vse večje krhkosti ne moremo več valjati v trak ali vleči v žico, je bil glavni cilj naše raziskave ugotoviti ali je možno povečati koncentracijo aluminija v podpovršinski plasti izdelka iz zlitine Kanthal AF, ne da bi se nam na površini tvorila aluminidna plast iz intermetalnih faz AlxFey. S tem bi se podaljšala sposobnost obnavljanja oksidne plasti in življenjska doba izdelka. Obogatitev podpovršinskega področja z aluminijem smo izvajali s postopkom aluminiziranja v zasipu. Postopek aluminiziranja v zasipu je potekal v cevni peči, v kateri smo vzorce, zakopane v mešanici prahov aluminija Al ali predzlitine FeAl, aluminijevega oksida Al2O3 in aktivatorja (halogenidne soli: AlCl3 ali NH4Cl), žarili pri različnih temperaturah in časih. Obdelane vzorce smo analizirali z vrstičnim elektronskim mikroskopom in preiskovali stanje površine, globino aluminiziranja in strukturo površinskega sloja. Ugotavljamo, da imajo vir aluminija ter delež aktivatorja in aluminija ključno vlogo pri hitrosti depozicije aluminija na površino izdelka, le ta pa na to, katere faze se bodo tvorile na površini in do katere globine bo difundiral aluminij po določenem času žarjenja pri določeni temperaturi. V kolikor želimo samo obogatiti podpovršinsko področje zlitine Kanthal AF z aluminijem, ne da bi se nam tvorila aluminidna plast na površini, je priporočljivo uporabljati predzlitino FeAl kot vir aluminija v zasipu.[Ž. Ferčak]20212021-12-28 09:00:04Magistrsko delo/naloga134186sl