242 research outputs found
Pulse laser powder bed fusion of high strength aluminum alloys
No full textThis work presents the foundation and results of a study of the pulse laser powder bed fusion process (P-LPBF). It focuses on the unique opportunity offered for the additive manufacturing (AM) industry to control the microstructure and mechanical properties of high strength aluminum alloys.A literature review has been presented covering the topics; additive manufacturing, high strength aluminum alloys, solidification physics, and evaporation phenomena. The work goes on to present results of a P-LPBF processing study of Al-Zn-Mg-Cu and Al-Mg-Si alloys. It was found that as built specimens of 98.0±0.5 Vol% density were achievable for the Al-Zn-Mg-Cu alloy, whereas samples with 99.3±0.4 Vol% density were produced from the Al-Mg-Si alloy.Solidification microstructures were examined and found to present highly refined second phases with coarse melt pool regions for both alloys. Quantitative analysis of the solidification behaviour of the Al-Zn-Mg-Cu alloy was conducted with the CGM and KGT microstructure development models. It was concluded that neither alloy exhibited significant departure from equilibrium solidification behaviour. The bulk chemical analyses of P-LPBF specimens of each alloy indicated that significant solute loss had occurred. Standard T6 heat treatment procedures were applied to the samples, yielding the expected microstructure and hardness results. The observed hardness of the Al-Zn-Mg-Cu alloy samples were found to fall below the wrought material while Al-Mg-Si alloy samples were able to slightly exceed the wrought properties. Solute loss was identified as the main variable driving this phenomenon. The AA7175 composition was more sensitive to solute loss as it depended more heavily on precipitation strengthening, while AA6061 made significant use of the Hall-Petch hardening mechanism, allowing it to tolerate substantial solute loss while maintaining the desired mechanical properties.In summary, this work has investigated the microstructural, mechanical, and chemical properties of two solidification crack susceptible aluminum alloys. The findings clearly demonstrate promising results for the feasibility of P-LPBF AM processing of high strength aluminium alloys.La présente étude décrit les fondements et les résultats d'une étude sur la fusion par laser pulsé sur lit de poudre (P-LPBF) de deux alliages en aluminium. Cette étude se concentre en particulier sur l'opportunité unique que le processus de laser pulsé offre à l'industrie de la fabrication additive de contrôler la microstructure ainsi que les propriétés mécaniques des alliages d'aluminium à haute résistance.Premièrement, une revue de la littérature est présentée sur les sujets suivants: la fabrication additive, les alliages d'aluminium à haute résistance, la physique de la solidification et les phénomènes d'évaporation dans les systèmes de soudures. Ensuite, les résultats d'une étude de traitement par P-LPBF des alliages Al-Zn-Mg-Cu et Al-Mg-Si sont présentés. Il a été conclu que des échantillons d'une densité de 98 ± 0,5 Vol% étaient réalisables pour l'alliage Al-Zn-Mg-Cu, alors que des échantillons avec une densité de 99,3 ± 0,4 Vol% ont été produits à partir de l'alliage Al-Mg-Si.Les microstructures de solidification ont été examinées et des secondes phases hautement raffinées ayant des régions de masse fondue avec structure plus grossière ont été observées pour les deux alliages. Une analyse quantitative du comportement de solidification de l'alliage Al-Zn-Mg-Cu a été réalisée avec à partir des modèles CGM et KGT.Il a été conclu qu'aucun des deux alliages ne présentait un écart important par rapport au comportement de solidification à l'état d'équilibre. Les analyses chimiques des échantillons de P-LPBF de chaque alliage indiquaient qu'une perte importante de soluté s'était produite. Des procédures standards de traitement thermique T6 ont été appliquées aux échantillons, produisant les résultats de microstructure et de dureté attendus.La dureté mesurée des échantillons Al-Zn-Mg-Cu se trouvait en-dessous du niveau du matériau corroyé tandis que la dureté des échantillons d'alliage Al-Mg-Si a dépassé légèrement celle de l'état forgé. La perte de soluté a été identifiée comme cause principale de ce phénomène.En résumé, la présente étude a démontré les propriétés microstructurales, mécaniques et chimiques de deux alliages d'aluminium sensibles aux fissures de solidification. Les résultats de l'étude démontrent clairement des résultats prometteurs pour la faisabilité du processus P-LPBF des alliages à haute résistance
Crystal structure and oxidation behavior of Al-containing stainless steel coatings produced by cyromilling and spark plasma sintering
No full textThree austenitic 316LSS alloys containing 0, 2 and 6wt% Al were prepared by cryomilling and Spark Plasma Sintering (SPS). It was shown that aluminum influences the FCC to BCC strain induced phase transformation that occurs during milling and also the FCC recovery during heat treatment and SPS consolidation. The Al-containing SS had accelerated strain induced transformation in the early stage of milling, while the rate of transformation became similar thereafter for all systems. The degree to which the induced BCC structure reverted to FCC was found dependent upon the Al content. Complete recovery of the FCC during heat treatment was achieved between 565 to 594 °C for nSS6Al and 605 to 618 °C for nSS2Al, depending on the heating rate. However, heat treatment of nSS0Al up to 1000 °C resulted in incomplete reversion of the strain induced structure. The SPS process was found to minimally influence the FCC recovery compared to conventional powder consolidation heat treatments. The energy supplied by the SPS process was insufficient to overcome the activation energy governing the rearrangement of dislocations required to complete the FCC recovery. The modification of the composition of 316LSS combined with a grain refinement to the nanometer level was investigated to determine the potential gain in oxidation resistance on coatings produced using the SPS technique. For the base alloy, the increased number of diffusion paths present in nanostructured materials yielded a thicker oxide scale, when compared to conventional SS, and this independently on the tested oxidation temperature (500 °C, 800 °C and 1000 °C). For the nanostructured SS, the scale had an enriched Cr-content which improves the resistance to static and cyclic oxidation, and adherence to the substrate. Aluminum was also added at concentrations of 2 and 6 wt% to the base SS, which caused the scale composition to change to a continuous double layer consisting of an inner Al2O3 and an outer Cr2O3 for boTrois alliages austénitiques 316LSS contenant entre 0,2 et 6 % massique d'aluminium ont été préparé par broyage à froid et frittage à plasma d'étincelles (Spark Plasma Sintering : SPS). Il a été montré que l'aluminium influence la transformation, induite par tension, Cubique Face Centré (CFC) à Cubique Centré (CC) qui a lieu durant le broyage et aussi le rétablissement de la phase CFC durant le chauffage et la consolidation par SPS. L'alliage SS contenant de l'aluminium à une transformation induite par tension accélérée dans les premières étapes de broyage, tandis que le taux de transformation devient similaire ensuite pour tous les systèmes. Le degré auquel la structure CC retourne en CFC a été trouvé dépendant du pourcentage d'aluminium contenu. La récupération complète de la phase CFC pendant le traitement thermique a été achevé entre 565 et 594 °C pour nSS6Al et entre 605 et 618 °C pour nSS2Al, dépendamment de la vitesse de chauffage. Par contre, un traitement thermique de nSS0Al à plus de 1000 °C résulte en un retour incomplet de la structure induite par tension. Il a été montre que le procédé par SPS influence très peu la récupération de la phase CFC comparé aux traitements thermiques de consolidations de poudres conventionnels. L'énergie apporte par le procédé SPS n est pas assez importante pour dépasser l'énergie d'activation, qui gouverne le réarrangement des dislocations, requit pour la récupération de la phase CFC. Pour déterminé le gain potentiel en résistance à l'oxydation des revêtements produits par SPS, la modification de la composition de 316LSS combinée à une réduction de la taille de grain à l'échelle du nanomètre ont été étudié. Pour l'alliage de base, le nombre accru de voies de diffusion présent dans les matériaux nanostructuré produit un dépôt plus épais d'oxyde, comparé aux SS conventionnels, et ce indépendamment des températures d'oxydations testées (500 °
Microstructural and mechanical evaluation of direct energy deposited (DED) titanium-6aluminum-4vanadium (Ti-6A1-4V) for repair applications
No full textDirect Energy Deposition (DED) is an Additive Manufacturing (AM) technology allowing the production of near net shape components by depositing layers of laser melted powder or wire. DED is of growing interest to produce and repair components for costly materials such as titanium alloys for the aerospace industry. Titanium alloys are used in the aerospace industry, for their exceptional balance of strength, ductility, fatigue and fracture properties. Among the variety of titanium alloys, Ti-6Al-4V is the most commonly used. However, in addition to the high cost of the raw material, Ti-6Al-4V can lead to important financial expenditures during the maintenance and traditional repair procedures for such parts. The repairing approach is interesting for aerospace Ti-6Al-4V components as the main purpose is to restore or to extend the use of the repaired work piece beyond its normal service life as their replacement component is very expensive. The objective of this work is to explore the microstructure and mechanical properties of AM produced Ti-6Al-4V in a repair context. Characterization campaigns led to the evaluation of the microstructure, hardness, tensile behavior and fatigue crack growth resistance of the AM Ti-6Al-4V added metal, along with a microstructural and hardness analysis of the repaired interface. It was found that the typical microstructure developed during DED deposition induces anisotropy within the part. In terms of mechanical properties, the fabricated parts meet the AMS 4999A standard requirement for hardness and tensile behavior. First investigation in the repair interface suggests that the deposition induce a mechanical weakness within the repaired component.La Déposition par Energie Directe (DED) est une technologie de fabrication additive (FA) permettant la fabrication des pièces de haute précision dimensionnelle en déposant des couches de poudre ou fil métallique fusionné par laser. La DED a un intérêt grandissant pour l'industrie aérospatiale en termes de production et réparation de matériaux dispendieux tels que les alliages de titane. Ces alliages sont utilisés dans l'industrie aérospatiale pour leur exceptionnel équilibre de résistance, ductilité, et propriétés de fatigue et rupture. Parmi la large variété d'alliages de titane, Ti-6Al-4V est le plus répandu. Cependant, outre le coût dispendieux du matériau brut, l'utilisation du Ti-6Al-4V induit d'importantes dépenses lors de la maintenance et réparation traditionnelle. L'idée de réparer des composants aérospatiaux en Ti-6Al-4V est intéressante pour étendre l'utilisation de la pièce réparée au-delà de sa durée usuelle d'utilisation puisque son remplacement est dispendieux. L'objectif de cette étude est d'explorer la microstructure et les propriétés mécaniques du Ti-6Al-4V produit par FA dans un contexte de réparation. Des campagnes de caractérisations ont été menées pour évaluer la microstructure, la dureté, le comportement en tension et la résistance à la propagation de fissures du Ti-6Al-4V fusionné, accompagnées d'une analyse microstructurale et de dureté de l'interface de réparation. Il a été trouvé que la microstructure typiquement développée lors de la DED induit de l'anisotropie dans le matériau. En termes de propriétés mécaniques, le Ti-6Al-4V produit pas DED respecte les spécifications de la norme AMS 4999A pour la dureté et le comportement en tension. Les premières investigations menées sur l'interface de réparation suggèrent que la déposition provoque une fragilité mécanique au sein du composant réparé
The effect of grain refinement on the oxidation performance of MCrAlY alloys
No full textMCrAlY's are a specific class of nickel-based superalloy primarily used as a thermal barrier coating (TBC) bond coat or for oxidation resistance. The focus of this thesis is to study the improvement of high temperature oxidation and corrosion performance of MCrAlY and related alloys through nanostructuring, from understanding the oxidation mechanism of grain refined materials to evaluation of their performance in a simulated service environment. Grain refinement of the metal substrate was shown to favour the formation of a single oxide layer of α-alumina that can prevent the formation of fast growing spinel oxides. Consequently lower overall oxidation rates are obtained, offering the possibility of longer service life for components and coatings.La famille des alliages de MCrAlY est une classe de super-alliages à base de nickel principalement utilisés en tant que revêtement thermiquement isolant ou afin d'augmenter la résistance à l'oxydation. Cette thèse portera principalement sur l'étude de l'amélioration de l'oxydation à haute température et du comportement en corrosion du MCrAlY et de ses alliages par l'étude de leur nanostructure en développant la compréhension des mécanismes d'oxydation des matériaux à structure de grains raffinée jusqu'à l'évaluation de leur performance en environnement simulé. Il a été démontré que l'affinement de la structure des grains favorise la formation d'une couche d'oxyde simple d'alumine α qui prévient la croissance rapide des oxydes spinelles. Ainsi, le taux d'oxydation est ralenti ce qui permet une longévité en service accrue pour une grande variété de pièces et de revêtements
Process-Structure-Properties Modeling of Selective Laser Melted Maraging Steel Using Phase-Field Method and Crystal Plasticity
No full textGas tungsten arc deposition and laser additive manufacturing of nickel-based superalloys with boron modification
No full textGas tungsten arc deposition and laser wire deposition were made using Inconel 625 wire modified with 0.4 wt% B. Laser powder deposition was performed using blended powders of Mar M247 and Amdry DF3 with a ratio of 4:1. The microstructure of three types of as-deposited samples was studied. It was found that the eutectic amount formed at terminal solidification in all conditions was sufficient to backfill cracks if formed during solidification. For the laser wire and powder deposited samples, the rapid solidification behavior was also investigated. The three types of as-deposited samples were subjected to typical heat treatments. The eutectics were found to re-melt during the high temperature heat treatment, which contributed to crack-free samples after heat treatment. The microstructure evolution and mechanical properties of the heat treated samples were evaluated.In the gas tungsten arc deposited sample, the upper section had higher hardness than the lower section. This high hardness in the upper section was due to the continuous eutectics (Laves phase and NbC) in the inter-dendritic regions. These eutectics in the lower section partially re-melted into non-continuous feature in this multi-pass process, which led to a lower hardness. After annealing and aging treatment, the Laves phases totally re-melted, resulting in the formation of large size M5B3 borides during heat treatment solidification. The tensile test results for the heat treated sample indicated that the ultimate tensile strength and yield strength were superior to the conventional IN625 in the solution annealed condition at both ambient and elevated temperature.In the laser wire deposited sample, the solidification microstructure in the layer boundary was coarser than the layer core due to recalescence mechanism. Continuous eutectics (Laves phase and NbC) were observed to segregate in the inter-dendritic regions in both layer boundary and layer core. Non-epitaxial grain growth was observed, where many small equiaxed grains nucleated in the layer boundary, while the large columnar grains were prevailed in the layer core. The columnar to equiaxed transition (CET) model was conducted and the result was in good agreement with the observed grain morphology. After two-step aging treatment, most of the eutectics were dissolved in the layer boundary, since the elemental diffusion path in the layer boundary is larger than the layer core. In the annealed and aged condition, the eutectics fully re-melted into the formation of M5B3 borides during heat treatment solidification. In the laser power deposited sample, continuously distributed γ-Ni3B eutectics and discrete (Cr, W)B borides were observed in the inter-dendritic regions. The dendrite tip radius was measured in the range of 15-30nm, which yielded a SFV of approx 30cm/s from KGT modeling result. After two-step aging treatment, the low melting point γ-Ni3B eutectics re-melted into the formation of small size γ-γ eutectics and discrete W borides during re-solidification. The γ strengthening phase was found to precipitate out in the γ matrix. In annealed and aged condition, both γ-Ni3B eutectics and the surrounding dendrites re-melted, resulting in the formation of the γ-γ eutectics and the discrete W borides with coarsened size. The tensile test results at both ambient and elevated temperatures indicated that the two types of heat treatments increased the tensile properties, especially ductility.La déposition à l’arc sous gaz avec électrode de tungstène ainsi que la déposition par laser avec fil d’apport ont été produite avec un alliage d’Inconel 625 modifié contenant 0.4B (% poids). La déposition par laser avec apport de poudre a été effectuée avec un mélange 4 :1 de poudre Mar M247 et Amdry DF3. Lors de la déposition à l’arc sous gaz avec électrode de tungstène, la section supérieure possédait une dureté plus élevée que la section inférieure. Cette augmentation de la dureté peut être expliquée par la présence de phase eutectique en continue (phases de laves et NbC) dans les régions inter-dendritiques. Ces phases eutectiques sont, dans la zone inférieure, partiellement fondues par les passages subséquents du procédé multi-passes et par conséquent, forment des amas non-continues qui a pour effet de diminuer la dureté. Suivant les traitements thermiques de recuit et de vieillissement, il a été constaté que la phase de laves est fondue à nouveau ce qui permet la formation de phase de type M5B3 de grande taille lors de la solidification suivant les traitements thermiques. Les résultats en traction ont démontré que la résistance à l’ultime ainsi que la résistance élastique étaient supérieures à l’alliage IN626 conventionnel en condition recuit de mise en solution dans les deux condition, température pièce et température élevée.Dans le cas de la déposition par laser avec fil d’apport, la microstructure ce cette zone était plus grossière que celle au centre de la zone fondue, causé par le phénomène de recalescence. Il a été observé que la phase continue d’eutectique (formé des phases de laves et NbC) était prompt à la ségrégation dans les zones inter-dendritiques des deux régions, soit la zone frontière ainsi que la zone centrale. Une germination équiaxe, donc non-épitaxiale a été observée dans la zone frontière où plusieurs petits grains équiaxes étaient présents, tandis que de larges grains basaltiques prévalaient dans la zone centrale. Le modèle de transition entre la zone basaltique et équiaxe (CET) (Columnar to Equiaxed Transition) a été utilisé, les résultats corroborent avec les observations morphologiques des grains. Suivant le traitement thermique de vieillissement en deux étapes, la majeure partie de la composition eutectique avait été dissoute à l’intérieur de la zone frontière, due au fait que la voie de diffusion élémentaire est plus grande dans cette zone que dans la zone centrale. Dans la condition recuit de stabilisation et vieilli, la composition eutectique était refondue pour laisser la place à la formation de borures de type M5B3 lors de la solidification. Dans le cas de la déposition par laser avec poudre d’apport, la composition eutectique γ-Ni3B se trouve de façon continue à l’intérieur des régions inter-dendritiques, tandis que les borures (Cr, W)B étaient présent de façon discontinus. La mesure du rayon de courbure des pointes de dendrites se situe entre 15 et 30 nm, ce qui, selon le modèle KGT prévoit une vitesse de front de solidification d’environ 30 cm/s. Suivant le traitement de vieillissement en deux étapes, la phase eutectique à bas point de fusion γ-Ni3B, est refondue pour ensuite former une nouvelle phase eutectiques γ-γ, ainsi que de petites formations de WB au cours de la re-solidification. Il a été observé que la phase de renforcement γ précipitait hors de la matrice γ. En état recuit de stabilisation puis vieilli, la phase eutectique γ-Ni3B, ainsi que les dendrites à proximité sont refondues, laissant la place à un eutectique γ-γ ainsi que de phases dispersées de WB de grande taille. Les résultats d’essais en traction indiquent que les deux types de traitements thermiques augmentent les propriétés en traction et tout spécialement la ductilité
Microstructural analysis of critical geometries and heat treated laser powder bed fusion produced aluminum alloy A356
No full textAdditive Manufacturing (AM) has garnered much attention due to the considerable advantages it offers over traditional manufacturing. Laser Powder Bed Fusion (LPBF) is a common AM method for metals, particularly in aerospace, due to the complex components that traditional manufacturing methods are able to produce, albeit with difficulty. Aluminum alloys are among those that are being examined for use in the aerospace industry, as the trend for lightweight components continues. Therefore, an advantage emerges in combining the benefits of aluminum alloys such as A356 (Al-7Si-Mg) with those of LPBF. However, the combination has to be studied in detail before it can be put into practice. The objective of this work is to study the microstructure and mechanical properties that result from the manufacture of A356 through LPBF. In this work, the effect of the component geometry on the microstructure was studied. In order to better reflect the microstructure that could occur in real components, common geometries were selected to be studied. It was found that the geometry had a minimal effect on the microstructure. The build temperature was found to have a greater effect on the microstructure. The effect that heat treatment has on the microstructure and mechanical properties of LPBF A356 was also studied, as heat treatment is commonly applied to components used in aerospace. It was found that the build temperature also has an effect in the heat treatment, as the samples processed at 200°C were in an already overaged condition in the as-fabricated state. It was found that the heat treatment that resulted in the highest hardness was a T5 heat treatment, rather than the more typical T6 heat treatment.La fabrication additive (FA) est un sujet de grand intérêt grâce aux multiples avantages qu'elle représente comparé aux méthodes de fabrication conventionnelles. La fusion par laser sur lit de poudre (de l'anglais LPBF) est une approche de FA communément utilisé pour les métaux, en particulier pour le domaine de l'aéronautique puisqu'elle permet la fabrication de pièces ayant une complexité qui serait impossible à reproduire par moyens conventionnels. Les alliages en aluminium sont parmi les matériaux étudiés pour l'aéronautique car ils sont légers et performants, un atout pour l'industrie. Donc, il serait pertinent de combiner les avantages des alliages en aluminium, tel l'alliage A356 (Al-7Si-Mg) avec ceux de la LPBF. Par contre, cela doit être étudié en détail avant que la LPBF de ces alliages puisse devenir un processus industriel viable. Les objectifs de la présente étude sont d'analyser la microstructure et les propriétés mécaniques de pièces A356 fabriqués par LPBF. Les effets de la géométrie sur la microstructure ont étés étudiés; des géométries communes ont été choisis pour mieux refléter les microstructures qui se retrouveraient dans des composants réels. Il a été observé que, pour l'alliage A356, la géométrie de la pièce avait un effet minime sur la microstructure finale. La température de fabrique a aussi été analysée, et il a été observé que celle-ci ait eu une influence plus importante sur la microstructure, et que des échantillons fabriqués à 200°C se retrouvaient dans un état de survieillissement avant l'application d'un traitement thermique. Enfin, les effets de traitements thermiques sur la microstructure et les propriétés mécaniques de pièces A356 fabriqués par LPBF ont été étudiés. Le traitement thermique produisant la plus haute dureté était le traitement T5, plutôt que le traitement plus typique T6, dû à la microstructure produite par LPBF
Repair of damaged MCrAIY coatings targeting petroleum industry applications
No full textThe increase in efficiency of furnace and refinery components in petroleum industries has been the target of many studies. However, the repair technology for damaged pieces is still to be developed. During prolonged service, a degradation of developed coatings occurs as a result of the harsh environment. Therefore, a repair technology, which can extend the life of the coatings, is now under consideration. In this work, electrospark deposition (ESD) has been investigated to understand the solidification behavior and its possibility to repair damaged MCrAlY coatings. Ni-based alloys with different compositions were deposited on Ni substrate using ESD to understand crystal structure of the solidified deposit and the effect of the dissimilar weld composition on dilution. The electrode samples were prepared by spark plasma sintering (SPS). Firstly, different coatings with single and bi-phase microstructure were deposited on pure Ni substrate. Secondly, NiCoCrAlY and CoNiCrAlY were deposited on the damaged spot of the oxidized NiCoCrAlY and CoNiCrAlY respectively. A fine microstructure of metastable phases obtained from each deposit. Also, it was found that an epitaxial growth of NiCoCrAlY and CoNiCrAlY were obtained on the damaged spots. In addition, α-Al2O3 was obtained on the surface of the deposit after 24hr oxidation at 1000C.L'augmentation de l'efficacité des fours et des composantes de raffinage dans l'industrie du pétrole a été le sujet de nombreuses études. Cependant, la technologie de réparation des pièces endommagées reste toujours à développer. Durant un service prolongé, une dégradation des revêtements développés se produit en raison de l'environnement hostile. Par conséquent, une technologie de réparation qui peut prolonger la vie des revêtements est actuellement à l'étude. Dans ce travail, le dépôt électro-étincelle (ESD) a été étudié pour comprendre le comportement de la solidification ainsi que son potentiel pour la réparation des revêtements MCrAlY. Différentes alliages à base de nickel ont été déposés sur des substrats de nickel via ESD afin de comprendre la structure cristalline du dépôt solidifié et l'effet du changement de composition de la soudure sur la dilution. Les échantillons d'électrodes ont été préparés par frittage flash (SPS). Tout d'abord, différents revêtements avec une microstructure monophasée et biphasée ont été déposés sur un substrat de nickel pur. Deuxièmement, du NiCoCrAlY et du CoNiCrAlY ont été déposés à l'endroit endommagé sur les oxides de NiCoCrAlY et de CoNiCrAlY respectivement. Une fine microstructure de phases métastables a été obtenue à partir de chaque dépôt. Également, il a été constaté qu'une croissance épitaxiale de NiCoCrAlY et de CoNiCrAlY a été obtenue sur les surfaces endommagées et une couche de α-Al2O3 a été obtenue sur la surface du dépôt après une oxydation de 24 heures à 1000C
An investigation of the CSC-MIG welding process for deposition of conventional, ultrafine and nanostructured MMC coatings
No full textWelding based coating deposition techniques allow high rates of material deposition and form a permanent metallurgical bond between the coating and the substrate material. Welding based methods can also provide an economic alternative over other industrial coating deposition processes where high initial capital investment and running costs can be restrictive. As with all technological sectors, the need for new and improved machinery and processes to meet industrial needs provides a drive for continued research. The controlled short-circuit MIG (CSC-MIG) welding system is a newly developed welding apparatus built to overcome several shortcomings associated with traditional MIG welding. It allows for greater control of many welding parameters and has reduced heat input during deposition when compared with conventional MIG welding systems. This project was conducted to understand the CSC-MIG welding system as a process and as a hardfacing deposition technique through examination of the microstructural features and transformations of Ni/WC coatings. Several coatings deposited with a Ni/WC electrode wire, with heat input ranging between 10 J/mm and 110 J/mm, were examined. It was found that the detrimental decarburization reactions acting on the WC particles, as seen in thermal spray systems, do not occur when welding with the CSC-MIG. Although the energy input during welding with the CSC-MIG system is significantly lower than for traditional MIG, dissolution of the reinforcing phase is an issue to be contended with and must be minimized through proper selection of welding parameters. Precipitation of a reaction layer around the WC/W2C reinforcing phase was identified as WC; the average thickness of which increased from 3.8 um to 7.2 um for the low and high heat input condition, respectively. Precipitation of newly formed WC particles was also observed; their size distribution increased from D50 = 2.4 um in the low heat input weldment to D50 = 6.75 um in the high heat input weldment. The hardness of the deposited coatings decreased from 587 HV10 to 410 HV10 when the energy input was increased from 10.1 J/mm to 108.7 J/mm. Using a pre-placed powder method, as in submerged arc welding, several coatings were embedded with either conventional, ultrafine or nanostructured WC powder. In the analysis of these tests, it was found that the method of embedding the WC particles into the coating had an effect on the overall dissolution of the reinforcing phase. Although the loss of the nanostructure was observed in coatings embedded with the nanostructured WC feedstock, the precipitation of ultrafine WC single crystals is likely to increase the wear resistance compared with conventional sized WC additions.Les techniques de revêtement à base de soudage permettent de hauts niveaux de déposition et forment une liaison permanente entre revêtement et le substrat. Les techniques basées sur le soudage peuvent aussi fournir une alternative économique aux autres méthodes de revêtements industriels où les coûts sont souvent plus élevés. Comme dans tous les secteurs technologiques, le besoin pour des solutions industrielles nouvelles et améliorées contribue au dynamisme pour la recherche continuelle. Le système de soudage par MIG aux courts-circuits contrôlés (CSC-MIG) est une machine récemment développé pour surmonter quelques points faibles du soudage MIG classique. Celui-ci permet un meilleur contrôle des paramètres de soudage et un débit de chaleur moins élevé en comparaison avec les systèmes de soudage MIG traditionnels. Ce projet a été réalisé afin de comprendre le système CSC-MIG en terme de processus et de technique de déposition de revêtement en examinant les caractéristiques et transformations des couches déposées avec un fil-électrode à base Ni/WC. Plusieurs couches avec des apports énergétiques entre 10 J/mm et 110 J/mm furent examinées. Il a été démontré que la décarburation des particules de WC, qui caractérisent les revêtements obtenus par projection thermique, n'affecte pas les couches produites avec le CSC-MIG. Bien que les apports énergétiques avec le CSC-MIG soient réduits en comparaison avec le MIG traditionnel, la dissolution des particules de WC est un phénomène auquel on doit faire face tout en minimisant sa gravité en optant pour une sélection de paramètres de soudage appropriée. La précipitation d'une couche réactive a l'entour de la phase renforcent WC/W2C a été identifiée comme étant du WC; l'épaisseur de cette phase a crût de 3.8 um à 7.2 um pour les conditions de soudage à basse et haute intensité respectivement. La précipitation de nouvelles particules de WC a également été observée; leur distribution de taille a augmenté de D50 = 2.4 um pour la condition de soudage à basse intensité à D50 = 6.75 um pour la condition de soudage à haute intensité. La dureté des revêtements a diminué de 587 HV10 à 410 HV10 lorsque l'apport énergétique a été accrue de 10.1 J/mm à 108.7 J/mm. En utilisant une méthode de poudre pré-placé comme pour le soudage sous flux, il a été découvert que la méthode d'incorporage des particules de WC dans le revêtement a eu un effet sur la dissolution de la phase de renforcement. Malgré que la nanostructure des revêtements faites avec la méthode de poudre pré-placée et ayant des particules nanostructurées ait été perdue, la précipitation de particules ultra-fines de monocrystal risque tout de même d'augmenter le niveau de résistance à l'usure en comparaison avec des revêtements provenant de particules conventionnelles
- …
