Revealing the prior austenite grain boundaries from a martensitic structure is well known to be very difficult and dependent on the chemical composition and the thermomechanical processing of the steel. In the present study, four different chemical etching reagents and additional thermal etching have been conducted for thermomechanical simulated tool steels Orvar Supreme and Stavax ESR. The etching results have been characterized using light optical microscopy and electron backscattered diffraction. The obtained results show that saturated aqueous picric acid, oxalic and sodium bisulfite based acid reveals prior austenite grain boundaries well for Orvar Supreme. For Stavax ESR, only aqueous CrO3-NaOH-picric acid provides good results in revealing the prior austenite grain boundaries. Thermal etching shows good potential and if conducted properly, thermal etching is a good alternative to the chemical reagents from a health- and environmental perspective.

Teacher absenteeism is a major concern in many school districts around the country. There have been numerous studies on the topic, but we as educators are still dealing with the problems of teacher absenteeism. To get a good understanding of teacher and administrator perceptions of this problem, a quantitative research approach was used. Quantitative data was gathered using a questionnaire with 28 Likert scale questions. One hundred teachers and three administrators participated in this part of the study. In addition, structured questions were used to interview three teachers and three administrators. Multiple regression analyses were conducted to determine which predictor variables presented in the demographic section of the questionnaire contributed to variation in the various dependent variables, e.g. attendance. All multiple regression analyses were performed at the .05 level of statistical significance. The t-test for attendance indicated that the predictor variable, age, was statistically significant and could be concluded that the older the teacher, the less absenteeism. The t-test for attendance indicated that the predictor variable, degree, was statistically significant and could be concluded that the higher the degree, the less absenteeism. The t-test for operating procedures indicated that the predictor variable, years of experience, was statistically significant and could be concluded that the more experience, the more familiar were teachers with the operating procedures of the school. The t-test for training indicated that the predictor variable, years experience, was statistically significant and could be concluded that the more experience, the more inclined regular teachers were for substitute teacher training. The survey responses revealed many similarities between the teachers and administrators. Teachers and administrators believe there is reduced student achievement taking place when there are substitute teachers in the classroom. Because of this, all teachers and administrators feel the need for extensive professional development for substitute teachers. Teachers and administrators agree that student attendance is affected by substitute teachers in the classrooms. From all points of view, it is strongly believed that operational procedures are greatly affected when several regular teachers are absent at the same time and substitutes are in their classrooms.

Selective laser melting (SLM) has been shown to be an attractive manufacturing route for the production of ??/?? titanium alloys, and in particular Ti-6Al-4V. A thorough understanding of the relationship between the process, microstructure and mechanical properties of the components produced by this technology is however crucial for the establishment of SLM as an alternative manufacturing route. The purpose of the present study is thus to determine the microstructure evolution, crystallographic texture and the mechanical properties of SLM Ti-6Al-4V. The effect of several processing parameters on the density and the microstructure of the SLM samples were initially investigated. It was found that different sets of process parameters can be used to fabricate near fully dense components. It was found that the samples built using the optimised process window consist exclusively of ????? martensitic phase precipitated from prior ?? columnar grains. It was observed that the ?? grain solidification is influenced by the laser scan strategy and that the ?? phase has a strong <001> texture along its grain growth direction. The ????? martensitic laths that originate from the parent ?? grains precipitate according to the Burgers orientation relationship. It was found that ????? laths clusters from the same ?? grain have a specific misorientation that minimise the local shape strain. Texture inheritance across successive deposited layers was also observed and discussed in relation to various variant selection mechanisms. The mechanical properties of as-built and stress relieved SLM Ti-6Al-4V built using the same optimised process parameters were then investigated. It was found that the build orientation affects the tensile properties, and in particular the ductility of the samples. Samples built perpendicularly to the building direction showed higher ductility than those built in the vertical orientation. It was also observed that a stress relief heat treatment was beneficial to the mechanical properties of SLM Ti-6Al-4V. The ductility of the stress relieved samples was indeed higher than those found in the as-built condition. It was found that the predominant fracture mode during tensile testing is inter-granular. In terms of high-cycle fatigue, it was found that SLM Ti-6Al-4V is comparable to HIPed cast Ti-6Al-4V but it has a significantly lower fatigue resistance than that of wrought and annealed alloys. It was observed that porosity and the elongated prior ?? grain boundaries decrease substantially the fatigue life of the components. Cracks propagate either by fatigue striation or ductile tearing mechanisms. Using alternative laser scan strategies it was possible to control the microstructure of the as-built samples. It was observed that the laser scan vector length influences several microstructural features, such as the width of the prior ?? grains and the thickness of the ????? laths. It was found that re-melting the same layer has instead little effect on the microstructure. A novel laser scan strategy characterised by much lower laser power and scan speed than those typically used in SLM enabled finally to fabricate SLM Ti-6Al-4V with a microstructure close to that of conventionally manufactured Ti-6Al-4V. This study investigates for the first time the crystallographic texture evolution in Ti-6Al-4V manufactured by SLM. Further, this research presents for the first time the effect of the characteristic microstructure and crystallographic texture on the mechanical properties and fracture of SLM Ti-6Al-4V. Lastly, for the first time this research shows examples of microstructural control during the SLM fabrication of the same alloy using long laser dwell times.

Ce travail vise à améliorer la compréhension du développement des textures cristallographiques de déformation dans les alliages d'aluminium, et ainsi améliorer leur modélisation. La méthode originale adoptée consiste à suivre les rotations de grains individuels dans un polycristal en cours de déformation.<br /><br />L'approche expérimentale, nommée "suivi de microtextures", s'appuie sur l'utilisation d'un "échantillon tranché" déformé en compression plane à 400°C, appliquée en plusieurs passes, et de la technique EBSD pour l'analyse des orientations locales des grains sur la surface médiane de l'échantillon au cours de la déformation. 176 grains ont ainsi pu être suivis, jusqu'à une déformation de 1.2. <br /><br />Les données obtenues (classiquement 3000 orientations par grain) donnent accès aux rotations moyennes des grains, lesquelles contribuent directement à la formation de la texture. Elles sont décrites en termes d'angle et d'axe de rotation, mais aussi de chemins de rotation. Les désorientations intragranulaires sont caractérisées et rattachées aux mécanismes d'accomodation des déformations. De plus, un effet d'interaction intergranulaire est mis en évidence afin d'améliorer les modèles.<br /><br />Une large gamme de modèles sont étudiés, notamment le modèle de Taylor et un modèle de type Taylor (RSI). Nous montrons que le modèle de Taylor fournit un accord au premier ordre pour les rotations des grains individuels. Les désaccords peuvent être attribués en partie à l'interaction intergranulaire. Le modèle RSI permet de rendre compte de cette interaction, mais pas suffisamment. Ces données, nouvelles et originales, sont maintenant disponibles pour améliorer les modèles de plasticité cristalline.

The rheology and strength of the lower crust play a key role in lithosphere dynamics, influencing the orogenic cycle and how plate tectonics work. Despite their geological importance, the processes that cause weakening of the lower crust and strain localization are still poorly understood. Through microstructural analysis of naturally deformed samples, this PhD aims to investigate how weakening and strain localization occurs in the mafic continental lower crust. Mafic granulites are analysed from two unrelated continental lower crustal shear zones which share comparable mineralogical assemblages and high-grade deformation conditions (T > 700 °C and P > 6 Kbar): the Seiland Igneous Province in northern Norway (case-study 1) and the Finero mafic complex in the Italian Southern Alps (case-study 2). Case-study 1 investigates a metagabbroic dyke embedded in a lower crustal metasedimentary shear zone undergoing partial melting. Shearing of the dyke was accompanied by infiltration of felsic melt from the adjacent partially molten metapelites. Findings of case-study 1 show that weakening of dry and strong mafic rocks can result from melt infiltration from nearby partially molten metasediments. The infiltrated melt triggers melt-rock reactions and nucleation of a fine-grained (< 10 µm average grain size) polyphase matrix. This fine-grained mixture deforms by diffusion creep, causing significant rheological weakening. Case-study 2 investigates a lower crustal shear zone in a compositionally-layered mafic complex made of amphibole-rich and amphibole-poor metagabbros. Findings of case-study 2 show that during prograde metamorphism (T > 800 °C), the presence of amphibole undergoing dehydration melting reactions is key to weakening and strain localization. Dehydration of amphibole generates fine-grained symplectic intergrowths of pyroxene + plagioclase. These reaction products form an interconnected network of fine-grained (< 20 µm average grain size) polyphase material that deforms by diffusion creep, causing strain partitioning and localization in amphibole-rich layers. Those layers without amphibole fail to produce an interconnected network of fine grained material. In this layers, plagioclase deforms by dislocation creep, and pyroxene by microfracturing and neocrystallization. Overall, this PhD research highlights that weakening and strain localization in the mafic lower crust is governed by high-T mineral and chemical reactions that drastically reduce grain size and trigger diffusion creep.

The optimisation of compressor stage aerofoil and fan blade design remains an important area of titanium alloy research and development for aerospace gas turbines. Such research has important implications for critical and sensitive component integrity and efficiency. In particular, a better understanding of how deformation twinning interacts with microstructural features in titanium alloys is required, because such twinning facilitates plastic deformation at a higher strain rate than dislocations. To investigate this behaviour, commercial purity titanium and the titanium alloy Ti–6Al–4V were subjected to ballistic impact testing at room temperature with a high strain rate of 10³s⁻¹. In addition, a detailed analysis was conducted of three manufacturing processes of Ti–6Al–4V (wt. %) that are likely to cause deformation twinning: metallic shot peening, laser shock peening and deep cold rolling. The results presented in this thesis have furthered the understanding of the role of deformation twinning in the plastic deformation of α-phase titanium. Key findings of the research include the characterisation of deformation twinning types and the conditions that favour certain deformation twinning types. From the analysis of the ballistic testing of commercial purity titanium, the first definitive evidence for the existence of {112‾4} twinning as a rare deformation twinning mode at room temperature in coarse-grained commercial purity titanium is presented. In addition, the ballistic testing results of the Ti–6Al–4V alloy highlighted very different deformation twinning characteristics. Commercial purity titanium deformed plastically by a combination of {101‾2} and {112‾1} tensilve twinning and {112‾4} and {112‾2} compression twinning modes. By contrast, the deformation twinning of Ti–6Al–4V was limited to only the {101‾2} and {112‾1} tensile twinning modes. The two tensile deformation twinning types have very different morphologies in equiaxed fine grained Ti–6Al–4V. {112‾1} deformation twins span multiple grain boundaries and {101‾2} deformation twins reorient entire grains to a twinned orientation. This observation provides evidence for whole grain twinning of equiaxed fine grained Ti–6Al–4V by {101‾2} twinning. Grain boundary interactions between various deformation twinning types and alpha phase grain boundaries in commercial purity titanium and Ti–6Al–4V are reported and analysed. In commercial purity titanium {101‾2} as well as other deformation twinning types were observed interacting across alpha phase boundaries and higher angle alpha phase grain boundaries. The analyses of the manufacturing processes of Ti–6Al–4V highlight the very different dislocation and deformation twinning structures in surfaces processed by these techniques. A notable feature of material processed by laser shock peening is the almost complete absence of deformation twinning, contrasting with the frequent observation of extensive deformation twinning observed in the material processed by metallic shot peening and deep cold rolling. Therefore, the findings suggest that there is a strain rate limit above which deformation twinning is suppressed. The implications of this research are that a better understanding of the conditions that that favour certain deformation twinning types or propagation behaviours will enable more accurate plasticity modelling and better alloy design. This is important for the design and the manufacturing of titanium components and the high strain rate deformation to which titanium components in aerospace gas turbines can be subjected because of bird strike, foreign object debris ingestion or fan blade failures.

En raison de la faible densité des alliages de magnésium, un intérêt grandissant est apparu pour leur application dans l'industrie aéronautique. De ce fait, il s'est avéré nécessaire de développer l'assemblage de ces matériaux, notamment par des procédés de soudage innovants, tels le soudage par Friction malaxage (FSW) et le soudage laser. Le but de ce projet est d'étudier les relations entre les paramètres de soudage, les températures et les déformations générées et enfin la microstructure et le comportement mécanique des joints soudés. Ce projet fait partie du projet européen AEROMAG qui a pour objectif de promouvoir l'utilisation des alliages de magnésium corroyés dans l'industrie aéronautique. Les alliages étudiés sont l'AZ31, l'AZ61 et le WE43 sous forme de tôles de 2mm d'épaisseur. Le matériau de base présente une forte texture de fibre par rapport au plan basal. Les soudures ont été effectuées par FSW par laser Nd:YAG et par laser CO2. Le domaine de soudabilité opérationnel (DSO) a été déterminé pour chacun des procédés. Ensuite, l'analyse des joints soudés s'est plus spécialement focalisée sur les soudures optimisées d'AZ31. Une relation entre les paramètres de soudage et la microstructure des joints soudés a pu être trouvée. Le procédé de FSW entraîne une évolution de la microstructure et de l'état de contraintes résiduelles qui ont montré une influence déterminante sur le comportement mécanique des joints soudés. En ce qui concerne le soudage laser, l'influence prépondérante se situe dans l'évolution des textures et de l'état de précipitation. Des localisations de déformation assimilables à des bandes de cisaillement ont été identifiées dans chacun des procédés. Une comparaison a été menée en vue d'établir le procédé le mieux adapté à l'assemblage de tôles de magnésium laminées. Le FSW provoque une diminution très importante des propriétés mécaniques et l'utilisation de traitements thermique n'a pas permis de recouvrer les propriétés du matériau de base; tandis que les propriétés mécaniques des joints soudés laser après traitement thermique sont proches de celles du matériau de base. Une comparaison a été effectuée avec les propriétés mécaniques des joints soudés d'alliages de magnésium à durcissement structural (AZ61 et surtout WE43). Enfin, leur potentialité pour remplacer les alliages d'aluminium a été étudiée.

Die hohe thermische Belastung des Lichtbogens während des Schaltvorganges bewirkt ein Aufschmelzen des Kontaktwerkstoffes. Für einen kurzen Augenblick schwimmen Metalloxidpartikel in einem Bereich geschmolzenen Silbers. Dies hat eine Gefügeumordnung zur Folge, welche die Eigenschaften des Kontaktes beeinflussen. Die Zielstellung der vorliegenden Arbeit besteht darin, einen Beitrag zur Erweiterung des Verständnisses von Ag/SnO2-Werkstoffen zu leisten, um die Entwicklung neuer und optimierter Kontaktwerkstoffe voranzutreiben und nachhaltig den Einsatz von Umweltressourcen wie Werkstoffe (Edelmetallgehalt) und Energie zu verringern. Dabei nimmt die Gefügecharakterisierung von ungeschalteten und geschalteten Ag/SnO2-Kontaktwerkstoffen einen wichtigen Stellenwert ein. Die Ausbildung der Kontaktoberfläche und die Ausprägung der Gefügeumordnung (sog. Schaltgefüge) werden in Abhängigkeit der Schaltversuchsart, der Werkstoffzusammensetzung und der Herstellroute der Kontaktwerkstoffe charakterisiert. Ein wesentlicher Bestandteil der Arbeit ist die Untersuchung der Kontaktoberfläche und metallographischer Schliffe (Ionenstrahl poliert) von mehrfach geschalteten Kontakten (≥ 1000 Schaltungen) mittels FE-REM, um anschließend Zusammenhänge zwischen dem Ausgangsgefüge, dem Schaltgefüge und den Schalteigenschaften zu ermitteln. Dazu wird unter anderem die Wirkung der oxidischen Zusätze durch Benetzungsversuche von Ag auf Metalloxidsubstraten experimentell bestimmt. Des Weiteren wird die Schädigung des Werkstoffes durch die reine Lichtbogenbelastung mittels Laufschienenversuchen untersucht, wodurch das Laufverhalten des Lichtbogens und die Bildung der Anoden- und Kathodenkrater in Abhängigkeit des Werkstoffes untersucht werden kann. / During the switching process the contact material is melting. For a short time (about 10 ms) metal oxide particles will be swimming in liquid silver resulting in structural changes which will effect the properties of the contact materials. The goal of this investigation is to contribute to an improvement of knowledge about Ag/SnO2 contact materials in order to promote the development of new and improved contact materials to strongly reduce the stake of environmental resources like materials (precious metal content) and energy. The microstructure characterization of unswitched and switched Ag/SnO2-materials is the significant part of this study. The formation of the contact surface and the structural changes are investigated depending on several switching experiments, material composition and manufacturing process. An essential part of this work is to analyze the contact surface and the changes of the microstructure of multi-switched contacts (number of switches ≥ 1000) by FE-SEM. In order to identify relations between the bulk microstructure, the charged microstructure and switching behaviour. Furthermore, the effects of the oxide additives are investigated by wetting experiments of Ag on the metal oxide substrate. The erosion of the contact material is reviewed by using a running rails experiment with pure arc loading. Thereby it is possible to research the running arc behaviour and the formation of the anode and cathode craters depending on the contact material.

Ce travail vise à comprendre l'évolution de la texture cristallographique et l'anisotropie du comportement mécanique après laminage à chaud et traitements thermiques d'un Al-Cu-Li 2050 et d'un Al-Zn-Mg-Cu 7050, et expliquer leurs différences. La texture est analysée par EBSD et RX après des essais de compression plane à chaud et après des laminages à chaud industriels. L'anisotropie est étudiée sur des tôles fortes industrielles après différents détensionnements et dans différents états microstructuraux par des essais de traction à 0°, 45° et 90° par rapport à DL. Enfin, nous comparons nos mesures à des résultats simulés par des modèles de plasticité cristalline (modèles de Taylor). Il est montré que, déformés dans des conditions identiques, les deux alliages développent les mêmes textures de laminage jusqu'à une déformation de 2.6. La présence de 1% massique de Li n'est à priori pas responsable d'une texture particulière. En revanche la température de laminage, qui est généralement plus élevée pour les Al-Cu-Li que pour les Al-Zn-Mg-Cu, a un impact important aux grandes déformations, notamment en favorisant la composante Laiton {110}<112>. L'anisotropie d'une tôle laminée de 2050 est pour une large part due à la texture cristallographique. Elle augmente quand un détensionnement est effectué par traction dans la direction DL et diminue quand il est effectué à 45°/DL. La précipitation durcissante, composée de T1 Al2CuLi en forme de plaquettes sur les plans {111}Al, augmente la résistance de la direction préalablement tractionnée mais n'est pas responsable dans nos conditions expérimentales d'une forte aggravation de l'anisotropie. Dans le 7050, l'anisotropie diminue entre l'état mûri naturellement et l'état sur-revenu. La précipitation de sur-revenu du 7050 atténue l'effet de la texture cristallographique sur l'anisotropie et rend, en comparaison, le 2050 d'autant plus anisotrope.

Ce travail a été consacré au développement du procédé de chauffage micro-ondes en vue de l'élaboration de céramiques à propriétés électriques particulières. L'objectif, est de valoriser ce procédé de chauffage à travers l'élaboration de céramiques fonctionnelles. Le manuscrit présente des travaux pouvant être découpe en deux parties :<br />- Une première partie aborde l'élaboration par chauffage micro-ondes d'oxydes réfractaires dans une cavité résonante rectangulaire TE102. La synthèse par chauffage micro-ondes direct de la phase La0.8Sr0.2MnO3 (LSMO) envisagée initialement n'est pas satisfaisante, un chauffage indirect est alors mis en place. Ce nouveau procédé a permis de synthétiser et de fritter avec succès en mode statique et en continu de longs barreaux de LSMO sans altérer les propriétés remarquables du matériau à magnétorésistance colossale. L'utilisation de ce procédé pour fritter également un matériau isolant BaZrO3 a conduit à une réussite. <br />- Une seconde partie est consacrée à la texturation de YBa2Cu3OΔ par procédé micro-ondes de fusion de zone. L'objectif est d'améliorer les propriétés supraconductrices en contrôlant l'orientation cristallographique. Ainsi deux procédés ont été développés. Le premier qui consiste à substituer partiellement l'Yttrium par du Calcium a permis une réelle optimisation de l'orientation et ouvre de nouvelles perspectives. Le second combine la fusion de zone avec la croissance assistée par germe. Les échantillons élaborés par cette méthode possèdent des propriétés supraconductrices satisfaisantes. Ils ont été caractérisés par des méthodes d'analyses de texture comme : l'EBSD, DRX, neutron.