Oksidationkestävyyden

Oksidationkestävyyden käsite kuvaa materiaalin kykyä vastustaa hapen vaikutuksesta tapahtuvaa oksidointia ympäristössä, erityisesti korkeissa lämpötiloissa. Se on keskeinen ominaisuus monissa sovelluksissa, kuten turbinoissa, polttoaineprosesseissa ja teollisissa rakenneosissa, joissa lämpötila ja hapettuminen voivat heikentää rakennetta ja käyttöikää. Oksidointi muodostaa usein oksidikerroksen, jonka kiinnittyvyys ja diffuosiokyky ratkaisevat kestävyyden.

Oksidointimekanismi perustuu kahteen vaiheeseen: kerroksen muodostuminen ja sen kasvu sekä metallin ja hapen välinen diffuusio. Suojakerroksiksi muodostuvat usein kiinnittyvät oksidit, kuten alumiinioksidi (Al2O3) tai kromioksidi (Cr2O3), jotka estävät lisähapen pääsyn metalliin. Kerroksen liiallinen kasvu, halkeilu tai irtoaminen voi kuitenkin heikentää suojaa ja nopeuttaa oksidointia.

Oksidationkestävyyteen vaikuttavat tekijät ovat materiaalin koostumus ja mikrorakenne, lämpötilat sekä ympäristön hapen osapaine ja kosteus. Lisäaineet kuten kromi, alumiini, pii ja yttrium parantavat suojakerrosten muodostumista ja kiinnittyvyyttä. Pinnoitteet ja diffuusionesto-pinnoitteet sekä korkean lämpötilan keraamit tarjoavat lisäsuojaa ja voivat merkittävästi pidentää käyttöikää.

Oksidationkestävyyden arviointi tapahtuu yleisesti gravimetrisillä kokeilla, termogravimetrisellä analyysillä (TGA) sekä isothermalisilla ja syklisillä oksidointitestauksilla. Tulokset kuvaavat oksidikerroksen kasvua, massamuutoksia ja kiinnittyvyyttä sekä käytännön suorituskykyä. Kehitys keskittyy parempiin seoksiin ja pinnan suojausratkaisuihin, jotta käyttöikä, luotettavuus ja turvallisuus parantuvat korkeissa lämpötiloissa.