INVESTIGATION OF THE EFFECT OF Cr AND Al ADDITION ON MICROSTRUCTURE AND MECHANICAL PROPERTIES OF POWDER METAL 316L STAINLESS STEEL

Abstract

ABSTRACT

The thesis focuses on improving the properties of 316L stainless steel by adding Chromium (Cr) and Aluminum (Al) using powder metallurgy (P/M) technology. This material is very important in various industries due to its excellent corrosion resistance and robust mechanical properties. However, there is a need to further develop these features to meet the demands of advanced industrial applications in sectors such as aerospace, automotive and biomedical. Features such as its corrosion behavior, how it interacts with the body, biocompatibility, good fatigue strength, increased ductility, low cost and mechanical machinability make 316L stainless steel especially preferred for implant applications. This study aims to fill the knowledge gap regarding how Cr and Al additions affect the microstructure and mechanical properties of 316L stainless steel processed through powder metallurgy. The research investigated the effect of varying Cr and Al amounts on the 316L stainless steel matrix. The process involves mixing chromium and aluminum powders with 316L stainless steel, pressing them into blocks and sintering them in an argon atmosphere. The resulting samples were subjected to comprehensive analysis. Tensile tests and stress-strain diagrams, density measurements, microstructure analysis, hardness testing and wear testing were used for characterization.

ÖZET

Çalışma, toz metalurjisi (P/M) teknolojisi kullanılarak Krom (Cr) ve Alüminyum (Al) ilave edilerek 316L paslanmaz çeliğin özelliklerinin geliştirilmesine odaklanmaktadır. Bu malzeme, mükemmel korozyon direnci ve sağlam mekanik özellikleri nedeniyle çeşitli endüstrilerde çok önemlidir. Ancak havacılık, otomotiv ve biyomedikal gibi sektörlerdeki ileri endüstriyel uygulamaların taleplerini karşılamak için bu özelliklerin daha da geliştirilmesine ihtiyaç vardır. Korozyon davranışı, vücutla nasıl etkileşime girdiği, biyouyumluluğu, iyi yorulma dayanımı, artırılmış sünekliği, düşük maliyeti ve vii mekanik işlenebilirliği gibi özellikleri 316L paslanmaz çeliğini özellikle implant uygulamaları için tercih nedeni olmaktadır. Bu çalışma, Cr ve Al ilavelerinin toz metalurjisi yoluyla işlenmiş 316L paslanmaz çeliğin mikro yapısını ve mekanik özelliklerini nasıl etkilediğine ilişkin bilgi boşluğunu doldurmayı amaçlamaktadır. Araştırma, değişen Cr ve Al miktarlarının 316L paslanmaz çelik matris üzerindeki etkisini araştırılmıştır. İşlem, krom ve alüminyum tozlarının 316L paslanmaz çelikle karıştırılmasını, bloklar halinde preslenmesini ve argon atmosferinde sinterlenmesini içermektedir. Ortaya çıkan numuneler kapsamlı bir analize tabi tutulmuştur. Çekme testleri ile gerilim-gerinim diyagramları, yoğunluk ölçümleri, mikroyapı analizi, sertlik testi ve aşınma testi karakterizasyon için kullanılmıştır.