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The aim of the present work is to establish the relationship between laser cladding process parameters (Power, Process Speed and Powder feed rate) and AISI D2 tool steel metallurgical transformations, with the objective of optimizing the processing conditions during real reparation. It has been deposited H13 tool steel powder on some steel substrates with different initial metallurgical status (annealed or tempered) using a coaxial laser cladding system. The microstructure of the laser clad layer and substrate heat affected zone (HAZ) was characterized by Optical microscopy, Scanning Electron Microscopy (SEM) and Electron Backscattered Diffraction (EBSD). Results show that the process parameters (power, process speed, feed rate…) determine the dimensions of the clad layer and are related to the microstructure formation. Although it is simple to obtain geometrically acceptable clads (with the right shape and dimensions) in many cases occur some harmful effects as carbide dilution and non-equilibrium phases formation which modify the mechanical properties of the coating. Specifically, the presence of retained austenite in the substrate-coating interface is directly related to the cooling rate and implies a hardness diminution that must be avoided. It has been checked that initial metallurgical state of the substrate has a big influence in the final result of the deposition. Tempered substrates imply higher laser absorption and heat accumulation than the ones in annealed condition. This produces a bigger HAZ. For this reason, it is necessary to optimize process conditions for each reparation in order to improve the working behaviour of the component.

We have developed composite materials from AA6061 aluminium alloy powders used as matrix and ceramics powders of boron carbide, silicon carbide and boron nitride, used as reinforcements in 2.5, 5.0, 1.5 and 10 % vol. by mechanical mixing and milling in planetary mill at 360 rpm vial velocity for 4 h followed of hot stamping and extrusion process on green compacts. Mechanical properties obtained from tensile tests are influenced by the heat treatment, reinforcement fractions and nature. Moreover, these mechanical characteristics are dependent from the processing route. Optical and Scanning Electron Microscopy analysis revealed the microstructure of materials and let describe the tripartite relation; structure-processing-properties, of the developed materials.Partiendo de polvos de aleación de aluminio AA6061 empleada como matriz y de polvos cerámicos de carburo de boro, carburo de silicio y nitruro de boro, utilizados como refuerzo en fracciones volumétricas de 2,5, 5,0, 7,5 y 10 %, se ban desarrollado materiales compuestos, mediante la mezcla y molienda mecánica de estos polvos, en molino planetario a 360 rpm durante 4 h y posterior estampación y extrusión en caliente de compactos en verde. Las propiedades mecánicas se determinaron mediante ensayos de tracción, observándose gran influencia del tratamiento térmico, contenido y naturaleza del refuerzo, sobre estas propiedades. Por otro lado, se encontró que estas características son igualmente dependientes de la ruta de producción de estos materiales. Los análisis llevados a cabo mediante microscopía óptica y microscopía electrónica de barrido, permitieron describir la relación tripartita, estructura-procesamiento-propiedades, de los materiales aquí desarrollados.

The aim of the present study is to evaluate the changes through the HAZ, analyzed under two different but complementary techniques. These are Transmission Electronic Microscopy (TEM) and Differential Scanning Calorimetry (DSC). The results shown that there are remarkable changes in size and morphology of the precipitates, being in accordance with the results obtained by DSC.El presente estudio evalúa los cambios acaecidos a lo largo de la zona afectada por el calor, ZAC, bajo dos ópticas diferentes pero complementarias: la microscopía electrónica de transmisión (TEM) y la calorimetría diferencial de barrido (DSC). Se han obtenido cambios claros y definidos en cuanto a la morfología y tamaño de los precipitados observados por TEM a lo largo de la ZAC, los cuales se correlacionan con los diferentes barridos de DSC. Palabras clave Aleación de aluminio.

The aluminium matrix composites materials reinforced by ceramic particles can be elaborated by powder metallurgy techniques, with extrusion processes. These can provide new materials, with a better mechanical behaviour and moreover when we need those properties at higher temperatures. Aluminium alloy reinforced composites with silicon nitride particles by powder extrusion process was done. Their mechanical properties were characterised at room and elevated temperatures.La obtención de materiales compuestos de matriz de aluminio por técnicas pulvimetalúrgicas junto a procesos de extrusión, permite desarrollar materiales reforzados con partículas cerámicas, con propiedades mecánicas mejoradas y más si se demanda un trabajo a elevada temperatura. Se han desarrollado materiales reforzados con nitruro de silicio por extrusión de polvos, realizándose la caracterización de sus propiedades mecánicas a temperatura ambiente y elevada.

The improvement of the mechanical properties of aluminium MMCs reinforced with Ni3Al particles is based on the continuity of the matrix-particle interface as well as on the strength of these particles. This work deals with the influence of different heat treatments on the evolution of new phases in that interface. Samples were prepared following a powder metallurgy route with a final stage of extrusion. Several heat treatments encompassing a broad group of temperatures and times were applied, producing different phases around the primary particles. Samples were analysed via optical and scanning electron microscopy with energy dispersive X ray analysis. Microhardness tests were also conducted on the different phases generated.La mejora de las propiedades mecánicas de los composites de aluminio reforzados con partículas de Ni3Al se debe a la continuidad de la unión entre las partículas de refuerzo y la matriz, así como a la resistencia de las primeras. En este trabajo, se analiza la influencia que diferentes tratamientos térmicos tienen en la evolución de nuevas fases en la intercara matriz-partícula. Las muestras se prepararon por vía pulvimetalúrgica con una etapa de extrusión final. Se realizaron diferentes tratamientos térmicos abarcando un amplio espectro de temperaturas y tiempos, que dieron lugar al desarrollo de distintas fases alrededor de las partículas iniciales. Las muestras se analizaron mediante técnicas de microscopía óptica y electrónica de barrido con análisis de elementos por rayos X. Así mismo, se realizaron ensayos de microdureza en las distintas fases generadas.

In this work the sintering behaviour of fine, ultrafine and nanocrystalline WC-12Co mixtures obtained by high energy milling, as well as commercial nanopowders, have been studied, in order to evaluate the effect of the particle size and the powder processing, in the densification, microstructural development and mechanical properties of the final product. The consolidation of the mixtures has been made by uniaxial pressing and sintering in vacuum, and by hot isostatic pressing. The sintered materials have been evaluated by measures of density, hardness and indentation fracture toughness, and microstructurally characterized by optical microscopy and scanning and transmission electronic microscopy (SEM and TEM). The results show the improvements in resistant behaviour of the materials obtained from nanocrystalline powders, in spite of the grain growth experienced during the sintering. The best results were obtained for the milling nanocrystalline material, which presents values of hardness higher than 1800 HV. En este trabajo se ha estudiado el comportamiento, durante la sinterización, de mezclas WC-12Co finas, ultrafinas y nanométricas obtenidas por molienda de alta energía y de material nanométrico comercial, a fin de evaluar el efecto del tamaño de partícula y del proceso de obtención del polvo en la densificación, desarrollo microestructural y propiedades mecánicas del producto final. La consolidación de las mezclas se ha realizado mediante compactación uniaxial y sinterización en vacío y por compactación isostática en caliente. Los materiales sinterizados se han evaluado mediante medidas de densidad, dureza y tenacidad a fractura por indentación y se han caracterizado microestructuralmente mediante microscopía óptica y microscopía electrónica de barrido y de transmisión. Los resultados obtenidos ponen de manifiesto las mejoras en comportamiento resistente de los materiales obtenidos a partir polvos nanométricos, a pesar del engrosamiento de grano experimentado durante la sinterización, destacando el material nanométrico de molienda, que presenta valores de dureza superiores a los 1.800 HV.