In situ X-ray diffraction contribution to the high temperature oxidation study of FeCrAl alloys

Abstract
The oxidation behaviour of two commercial FeCrAl alloys, Kanthal Al and Kanthal AF (containing alloying additions of yttrium), has been investigated during isothermal exposures in air at 1173 IC After a first initial transient stage, a diffusionnal process appears to predominantly control the oxidation kinetics of both alloys. During the transient stage, relatively important mass gains have been registered, and the presence of yttrium does not seem to have a significant effect on the oxidation rate. On the contrary, the reactive element markedly influences the parabolic oxidation rate and the composition of the oxide scale. In situ X-ray diffraction shows that yttrium promotes the transformation of transition alumina into -Al ₂O ₃, thereby leading to the formation of a more protective oxide scale.

Résumé
L'étude de l'oxydation isotherme de deux alliages commerciaux FeCrAl, le Kanthal Al et le Kanthal AF (contenant de l'yttrium en tant qu'élément d'alliage) a été effectuée sous air à 1173 K. Après une étape initiale transitoire de quelques heures, la cinétique d'oxydation des deux alliages est contrôlée par un processus de diffusion dans la couche d'oxyde. Le régime transitoire est essentiellement marqué par des prises de masse importantes, l'apport d'yttrium ne modifie pas de façon significative la vitesse d'oxydation. La présence de l'élément actif affecte par contre la cinétique d'oxydation parabolique ainsi que la composition de la couche d'oxyde. La diffraction des rayons X in situ montre que l'yttrium favorise la transformation des alumines de transition en alumine et améliore ainsi le caractère protecteur de la couche d'oxyde formée.