Recently, additive manufacturing (AM) technology such as powder bed fusion (PBF) and directed energy deposition (DED) are actively attempted as consumers' needs for parts with complex shapes and expensive materials. In the present work, the effect of processing parameters on the mechanical properties of 316L stainless steel coupons fabricated by PBF and DED AM technology was investigated. Three major mechanical tests, including tension, impact, and fatigue, were performed on coupons extracted from the standard components at angles of 0, 45, 90 degrees for the build layers, and compared with those of investment casting and commercial wrought products. Austenitic 316L stainless steel additively manufactured have been well known to be generally stronger but highly vulnerable to impact and lack in elongation compared to casting and wrought materials. The process-induced pore density has been proved the most critical factor in determining the mechanical properties of AM-built metal parts. Therefore, it was strongly recommended to reduce those lack of fusion defects as much as possible by carefully control the energy density of the laser. For example, under the high energy density conditions, PBF-built parts showed 46% higher tensile strength but more than 75% lower impact strength than the wrought products. However, by optimizing the energy density of the laser of the metal AM system, it has been confirmed that it is possible to manufacture metal parts that can satisfy both strength and ductility, and thus it is expected to be actively applied in the field of electric power section soon.
In this investigation, electrochemical characteristics and damage behavior of 316L stainless steel polymer electrolyte membrane fuel cell(PEMFC) were analyzed by potentiodynamic and potentiostatic tests in cathode operating condition of PEMFC. As the result of potentiodynamic polarization test, range of passive region was larger than range of active region. In the result of potentiostatic test, damage depth and width, pit volume, and surface roughness were increased 1.57, 1.27, 2.48, and 1.34 times, respectively, at 1.2 V compared to 0.6 V at 24 hours. Also, as a result of linear regression analysis of damage depth and width graph, trend lines of damage depth and width according to applied potentials were 16.6 and 14.3 times larger, respectively. This demonstrated that applied potential had a greater effect on pitting damage depth of 316L stainless steel. The damage tendency values were 0.329 at 6 hours and 0.633 at 24 hours with applied potentials, representing rapid growth in depth direction according to the test times and applied potentials. Scanning electron microscopy images revealed that surface of specimen exhibited clear pitting damage with test times and applied potentials, which was thought to be because a stable oxide film was formed by Cr and Mo.
Xiong, Yida;Watanabe, Yutaka;Shibayama, Yuki;Zhong, Xiangyu;Mary, Nicolas
Nuclear Engineering and Technology
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v.54
no.9
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pp.3215-3224
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2022
Latest studies found that for 316LN austenitic stainless steel (ASS), its LCF life decreased noticeably in high temperature water containing a great amount of dissolved oxygen (DO) (2 ppm DO), compared with that in the water containing 50 or 100 ppb DO. This finding is different from previous studies about ASSs. This study confirmed that the 316L had similar behavior to 316LN. The LCF life of 316L in water containing 1000 ppb DO water was considerably shorter than that in the water containing 50 ppb DO. Addition of boric acid & lithium hydroxide and pre-soaking did not display noticeable effects on the LCF life of this material in the water with 1000 ppb DO, indicating the discrepancy between the latest studies and previous studies was not caused by the boric acid & lithium hydroxide and pre-soaking. This study also confirmed that similar to 316LN, when a certain amount of DO was added into the water, the amount of hydrogen absorbed into the material decreased significantly compared with that when the DO was less than 5 ppb.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.27
no.10
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pp.1676-1685
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2003
Tensile and low cycle fatigue tests on prior cold worked 3l6L stainless steel were carried out at various temperatures ftom room temperature to 650$^{\circ}C$. Fatigue resistance was decreased with increasing temperature and decreasing strain rate. Cyclic plastic deformation, creep, oxidation and interactions with each other are thought to be responsible for the reduction in fatigue resistance. Currently favored life prediction models were examined and it was found that it is important to select a proper life prediction parameter since stress-strain relation strongly depends on temperature. A phenomenological life prediction model was proposed to account for the influence of temperature on fatigue life and assessed by comparing with experimental result. LCF failure mechanism was investigated by observing fracture surfaces of LCF failed specimens with SEM.
In this study, the mechanical properties of boronized 316L austenitic stainless steel have been investigated. Boronizing was carried out in solid medium consisting of Ekabor powder at $900^{\circ}C$ and $1000^{\circ}C$ for 2, 4 and 8 hours, respectively. The properties of sample were analyzed by field emission scanning electron microscope, X-ray diffractometer, Glow discharge spectrometer, micro-hardness tester and ball-on-disk wear tester. Increasing the boronizing time and temperature, the hardness of boronized samples were shown over Hv 2000 and the thickness of boride layers were also increased linearly. XRD patterns of samples were revealed the presence of borides such as FeB, $Fe_2B$, CrB, $Cr_2B$ and $Ni_3B$. Friction coefficient of boronized STS 316L was shown the low value at $900^{\circ}C$ for 8 hours and $1000^{\circ}C$ for 4 hours, respectively.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.20
no.6
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pp.59-69
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2021
Directed energy deposition (DED) is an additive manufacturing technology involving a focused high-power laser or electron beam propagating over the substrate, resulting in melt pool formation while simultaneously supplying metal powder to the melt pool area to deposit the material. DED is performed to repair and strengthen parts in various applications, as it can be easily integrate local area cladding and cross-material deposition. In this study, we characterize stainless steel 316 L parts fabricated via DED based on various deposition conditions and geometries to widen the application of DED. The deposition characteristics are investigated by varying the laser power and powder feed rate. Multilayer deposition with a laser power of 362 W and a powder feed rate of 6.61 g/min indicate a height closest to the design value while affording high surface quality. The microhardness of the specimen increases from the top to the bottom of the deposited area. Tensile tests of specimens with two different deposition directions indicate that horizontally long specimens with respect to a substrate demonstrate a higher ultimate tensile strength and yield strength than vertically long specimens with lower elongation.
The interest in eco-friendly energy is increasing, and polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) is attracting attention as alternative power sources. Research on metallic bipolar plates, a fuel cell component, is being actively conducted. However, since the operating conditions of PEMFC, in which sulfuric acid (H2SO4) and hydrofluoric acid (HF) are mixed, are strong acidity, the durability of the metallic bipolar plate is very important. In this research, the electrochemical characteristics and corrosion damage behavior of 316L stainless steel, a material for metallic bipolar plates, were analyzed through potentiostatic corrosion tests with test times and chloride concentrations. As the test times and chloride concentrations increased, the current density and corrosion damage increased. As a result of observation with scanning electron microscope(SEM) and 3D microscope, both the depth and width of pitting corrosion increased with increases in test times and chloride concentrations. In particular, the pitting corrosion damage depth at test conditions of 6 hours and 1000 ppm chloride increased the most. The growth of the pitting corrosion damage was not directly proportional to time and increased significantly after a certain period.
In a polymer membrane fuel cell stack, the bipolar plate is a key element because it accounts for over 50% of total costs of the stack. In order to lower the cost of bipolar plates, 316L stainless steels coated with nitrides such as TiN and CrN by physical vapor deposition were investigated as alternative materials for the replacement of traditional brittle graphite bipolar-plates. For this purpose, interfacial contact resistances were measured and electrochemical corrosion tests were conducted. The results showed that although both TiN and CrN coatings decreased the interfacial contact resistances to less than $10m{\Omega}{\cdot}cm^2$, they did not significantly improve the corrosion resistance in simulated polymer electrolyte membrane fuel cell environments. A CrN coating on 316L stainless steel showed better corrosion resistance than a TiN coating did, indicating the possibility of using modified CrN coated metallic bipolar plates to replace graphite bipolar plates.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2002.05a
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pp.311-316
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2002
The following results are achieved from a mortar flow test depending on stainless steel slag fineness, rate of replacement, and a research on material age compressive strength, strength activity index. 1. Flow is proportional to the stainless steel slag fineness. 2. Mixing stainless steel slag decreases compressive strength 3. Material age compressive strength has the maximum value when stainless steel slag fineness is 6000$cm^2$/g. 4. Material age 7day strength activity index satisfies KSCE 95-01 at all conditions except the case of fineness 8000$cm^2$/gㆍstainless steel slag rate of replacement 30%. 5. Material age 28day strength activity index satisfies KSCE 95-01 in case of stainless steel slag fineness 4000$cm^2$/gㆍrate of replacement 10%, fineness 6000$cm^2$/gㆍ10%, or 20%.
Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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2007.11a
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pp.159-160
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2007
저온 플라즈마 침탄 처리 후 연속적인 공정으로 저온 플라즈마 질화를 실시하여 내식성과 표면경도를 향상시키는 처리에서 질화처리 시 Ar 가스가 표면특성에 미치는 영향을 조사 하였다. 모든 시편의 경도가 미처리재 보다 약4배 증가하였으며, Ar가스의 양이 증가할수록 N의 침투깊이가 깊어졌다. 전체 경화증의 두께는 거의 일정하였고, 경화층은 모재보다 내식성이 증가되어 단면조직사진에서 밝게 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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