Three 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 bo / Trois 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 °C
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.95101 |
| Date | January 2010 |
| Creators | Al-Mathami, Abdulaziz |
| Contributors | Mathieu Brochu (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Department of Mining and Materials Engineering) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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