Superalliages à base nickel élaborés par fabrication additive fil à haut taux de dépôt avec écrouissage inter-passes: influence des cycles thermiques sur les microstructures et les performances mécaniques. // nickel-based superalloys produced by high-dep

Topic description

Le procédé de fabrication additive par arc-fil (WAAM) constitue une alternative prometteuse aux procédés conventionnels pour la réalisation de composants de grande dimension, offrant un excellent rendement matière, des taux de dépôt élevés synonyme de gains de productivité, et des performances mécaniques comparables, voire supérieures. Toutefois, le WAAM reste limité par des verrous majeurs, e.g. hétérogénéité microstructurale, phases secondaires fragiles, contraintes résiduelles. Le profil thermique au cours du dépôt pilote l'évolution microstructurale et conditionne les propriétés du matériau. Or, dans les procédés WAAM conventionnels, l'apport thermique est couplé au taux de dépôt, ce qui limite la capacité à ajuster indépendamment les cycles thermiques et à maîtriser finement les microstructures et les performances. Un procédé hybride innovant de type WAAM MIG à fil froid (CW-MIG WAAM), développé à l'Université de Cranfield, permet de découpler l'apport thermique du débit de matériau, offrant un contrôle fin des cycles thermiques. Combiné à des stratégies de déformation plastique à froid et étendu dans ce projet à la déformation à chaud en cours de dépôt, ce procédé ouvre de nouvelles perspectives de contrôle microstructural. Cette thèse vise à développer une compréhension des liens entre cycles thermiques, évolutions microstructurales et propriétés mécaniques, afin d'évaluer le potentiel du procédé CW-MIG WAAM à haut taux de dépôt, combiné à la déformation à chaud en cours de dépôt, pour la production de composants en superalliages à base nickel à hautes performances.
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Additive manufacturing by wire arc (WAAM) is a promising alternative to conventional processes for the production of large-scale components, offering high material efficiency, high deposition rates associated with productivity gains, and mechanical properties that are comparable or even superior. However, WAAM remains limited by major challenges, e.g. microstructural heterogeneity, brittle secondary phases, and residual stresses. The thermal profile during deposition governs microstructural evolution and therefore determines the material properties. In conventional WAAM processes, heat input is coupled with deposition rate, which limits the ability to independently tailor thermal cycles and to finely control microstructures and properties. An innovative hybrid process based on cold-wire MIG WAAM (CW-MIG WAAM), developed at Cranfield University, enables the decoupling of heat input from material feed rate, providing precise control of thermal cycles. When combined with cold plastic deformation strategies and extended in this project to in-situ hot deformation during deposition, this process opens new perspectives for microstructural control. This PhD project aims to develop an understanding of the relationships between thermal cycles, microstructural evolution, and mechanical properties, in order to assess the potential of high-deposition-rate CW-MIG WAAM combined with in-process hot deformation for the production of high-performance nickel-based superalloy components.
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Début de la thèse : 01/10/

Funding category

Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant)

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Concours pour un contrat doctoral