Aısı 316L östenitik paslanmaz çeliğin korozyonlu yorulma, termal çevrim ve darbeli aşınma davranışlarına farklı kaplamaların etkisi
The effect of different coatings on corrosion fatigue, thermal cycling and impact wear behaviour of aisi 316L austenitic stainless steel
Yazar: MUSTAFA ÖCAL
Danışman: PROF. DR. RECEP SADELER
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Konstrüksiyon ve İmalat Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışma, 316L Östenitik Paslanmaz Çelik malzemenin korozyonlu yorulma davranışını, termal çevrim ve darbeli aşınma özelliklerini farklı korozyon sıvıları ortamında ilgili test cihazları yardımı ile yüzey işlemsiz ve işlemli olarak incelemektedir. Kullanılan yüzey işlemleri metalik ve seramik kaplama şeklinde olup, korozyonlu yorulma deneylerinde Al-5Mg malzeme kaplama, termal çevrim deneylerinde %5 Y2O3 kısmen stabilize ZrO2 (5YSZ-ZrO2) ve darbeli aşınma deneylerinde her iki kaplama da kullanılmıştır. 316L malzeme normal şartlar altında korozyon direnci çok iyi bir malzeme olarak bilinmesine rağmen, agresif çevre  şartları altında bu özelliğini kaybedebilmektedir. Bu sebeple bahsedilen 3 çalışma şartı altında 316L malzeme kaplamalı ve işlemsiz olarak test edilmiştir. Düzlemsel eğilmeli yorulma test cihazı ile tam değişken yükleme şartları (R= -1) altında test edilen 316L numuneler, atmosfere açık ortamda (havada) ve değişik korozyon sıvılarında yüzey işlemsiz ve Al-5Mg kaplı olarak test edildi. Al-5Mg kaplama prosesinin, en saldırgan ortam olan %5 NaCl korozyon sıvısı içinde dahi taban malzemeyi iyi bir şekilde koruduğu gözlendi. Termal çevrim deneylerinde test numunelerine bir termal bariyer kaplama (TBK) türü olan %5 Y2O3 stabilize ZrO2 uygulandı, farklı sıcaklık aralıklarında korozyonlu yorulma deneylerinde kullanılan sıvılar altında termal çevrimlere maruz bırakıldı ve termal çevrimin kaplama üzerine etkileri incelendi. Deneylerde kullanılan doğal denizsuyunun diğer sıvılara kıyasla kaplama üzerinde bariz şekilde yıkıcı etkileri gözlenmiştir. Havada ve doğal denizsuyu ortamında gerçekleştirilen darbeli aşınma testlerinde ise her iki kaplamanın taban malzemeyi korumada nasıl bir davranış sergilediği incelendi. Kaplamalarda gözlenen aşınma miktarlarının denizsuyunda yapılan testlerde havada yürütülenlere kıyasla daha fazla olduğu tespit edildi.

Abstract:
This study examines the corrosion fatigue behavior, thermal cycle and impact wear properties of 316L Austenitic Stainless Steel material with the help of the relevant test devices in different corrosion liquids environment with and without surface treatment. The surface treatments used are in the form of metallic and ceramic coatings, Al-5Mg coating in corrosion fatigue tests, 5% yittria stabilized ZrO2 (5YSZ- ZrO2) coating in thermal cycle tests and both coatings in impact wear tests. Although 316L material is known to be a very good corrosion resistance material under normal conditions, it can lose this feature under aggressive environmental conditions. For this reason, 316L material was tested with and without coating under the three working conditions mentioned. The 316L samples tested under the fully variable loading conditions (R = -1) with the planar bending fatigue tester were tested without surface treatment and Al-5Mg coated in air open to the atmosphere and in various corrosion fluids. Al-5Mg coating process was observed to protect the substrate well even in the most aggressive media, 5% NaCl corrosion fluid. In thermal cycle experiments, a thermal barrier coating (TBC) type 5% yittria stabilized ZrO2 was applied to the test samples, exposed to thermal cycles under liquids used in corrosion fatigue tests at different temperature ranges, and the effects of the thermal cycle on the coating were examined. Obviously destructive effects of natural seawater used in the experiments have been observed on the coating compared to other liquids. In the impact wear tests carried out in air and natural sea water environment, it was examined how both coatings behave in protecting the base material. The amount of abrasion observed in the coatings was found to be higher in sea water compared to those carried out in the air.