Friction Stir Processing multi-passes de l'AISi10Mg L-PBF: effet du taux de recouvrement sur l'histoire thermique, la microstructure et la dureté

Abstract

Le Friction Stir Processing multi-passes est indispensable pour traiter une surface plus large qu'un cordon d'AlSi10Mg L-PBF, mais il dégrade les propriétés — une perte que la littérature impute à l'accumulation thermique entre passes sans l'avoir jamais mesurée sur cet alliage. Deux essais multi-passes ont été réalisés à surface traitée équivalente et à paramètres identiques : sept passes sans recouvrement, puis treize passes à 50 % de recouvrement, instrumentés par thermocouples et caractérisés par microscopie optique, analyse d'images de porosité et cartographie de microdureté Vickers. Doubler le taux de recouvrement n'a modifié ni le niveau d'adoucissement (75 contre 74 HV, pour 125 HV à l'état brut) ni son étendue, mais a changé la microstructure, la zone d'onion ring passant de 19 à 47 % de l'aire traitée. Des pics de 515 °C confirment que la matière déjà traitée est réchauffée au-delà du seuil de coalescence, première mesure directe de cette accumulation sur ce matériau.

Multi-pass Friction Stir Processing (FSP) is required to treat surfaces wider than a single bead of L-PBF AlSi10Mg, but it degrades the properties — a loss the literature attributes to heat build-up between passes without ever measuring it on this alloy. Two multi-pass tests were carried out at equivalent treated area and identical parameters: seven passes without overlap, then thirteen passes at 50 % overlap, instrumented with embedded thermocouples and characterised by optical microscopy, image-based porosity analysis and Vickers hardness mapping. Doubling the overlap ratio changed neither the softening level (75 vs 74 HV, against 125 HV as-built) nor its extent, but shifted the microstructure, the onion-ring region rising from 19 to 47 % of the processed area. Peak temperatures of 515 °C confirm that previously processed material is reheated above the coarsening threshold, providing the first direct measurement of this accumulation on L-PBF AlSi10Mg.