JER 2019 Journée des étudiants du REGAL REGAL Students' Day
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JER
2019
Journée des étudiants du REGAL
REGAL Students’ Day
8 et 9 octobre 2019
Université Laval
LE REGAL EST FINANCÉ PAR
Pavillon Alphonse-Desjardins-Maurice-Pollack
2e étage
2320
Grand Salon
2444
2300
Ascenseur
Accès
stationnements
Hydro-Québec
Ascenseurs 2530
Accès
Cercle 4512-4514
4e étage
via ascenceurs
Accès wi-fi | Wi-fi access
Réseau sans fil gratuit
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Journée des étudiants du REGAL
REGAL Students’ Day (JER)
TA B L E D E S M AT I È R E S
Horaire 8 octobre 4
Horaire 9 octobre 5
8 octobre : Résumés des formations | Short course abstracts
Formation Pr. Gauvin 7
Formation Pr. Duchesne 8
Formation Pr. Geir Ringen 9
Formation Pr. Laszlo Kiss 11
Formation Dr. Nick Parson 12
9 octobre : Conférences | Conference et
Session d’affiches | Poster Session
Résumés des conférences | Conference Abstracts 14
Résumés des affiches | Poster Abstracts 22
Liste des affiches | List of posters 23
Commanditaires | Sponsors 30
Menus des boîtes à lunch | Lunchbox menu 35
Journée des étudiants du REGAL
REGAL Students’ Day (JER)JER 2019 HORAIRE | 8 OCTOBRE
FORMATIONS | SHORT COURSES
7h30 Café et enregistrement 2530
8h00 Mot de bienvenue 2530
8h45 Axes 1 et 2
Pr. Raynald Gauvin
Scanning Electron Microscopy
for Material Characterization 2530
10h00 Pause-café
10h15 Axes 1 et 2
Pr. Raynald Gauvin 2530
12h00 Lunch 4512-4514
13h00 Axe 1 Axe 2
Pr. Carl Duchesne Pr. Geir Ringen
Electricity Transmission
Analysis by Latent Variables of Towers
Big Data for the Primary 2530
Aluminium Industry
2320
14h45 Pause-café
15h15 Axe 1 Axe 2
Pr. Laszlo Kiss Dr. Nick Parson
Dissolution of Alumina in Aluminium Extrusion
Aluminium Electrolysis Cells 2530
2320
17h15 Assemblée annuelle des membres REGAL 2320
18h30 Cocktail 4512-4514
> Toutes les présentations sont en anglais
All presentations are in English
Journée des étudiants du REGAL
REGAL Students’ Day (JER) 4HORAIRE | 9 OCTOBRE JER 2019
CONFÉRENCES ÉTUDIANTES ET AFFICHES |
STUDENT CONFERENCES AND POSTERS
8h00 Accueil des participants et café 2530
8h30 Mot de bienvenue 2530
8h45 Conférence étudiante |
Bénédicte Robitaille 2530
9h15 Conférence étudiante |
Tiffany Turner 2530
9h45 Session d’affiches
Évaluation Affiches PAIRES
Pause-Café 2444
11h15 Conférence étudiante |
Henry Agbe 2530
11h45 Conférence étudiante |
Mehdi Gharagozloo 2530
12h15 Dîner 4512-4514
13h15 Session d’affiches
Évaluation Affiches IMPAIRES 2444
14h45 Conférence étudiante |
Olivier Lacroix 2530
15h15 Conférence étudiante |
Mohammad Idriss 2530
15h45 Remise des bourses RioTinto 2530
16h00 Remise des prix 2530
17h00 Cocktail 2444
18h00 Fin de l’événement 2444
Journée des étudiants du REGAL
5 REGAL Students’ Day (JER)JER 2019 FORMATIONS | 8 OCTOBRE FORMATIONS SHORT COURSES
FORMATIONS | 8 OCTOBRE JER 2019
Pr. Raynald Gauvin
Microscopie électronique à balayage
pour la caractérisation des matériaux
Ce cours présentera la caractérisation des matériaux à l’aide de microscopes élec-
troniques à balayage (MEB) modernes pour deux modes d’opérations permettant
d’améliorer la résolution spatiale; l’analyse à basse tension (faible voltage) des ma-
tériaux en vrac et l’analyse d’échantillons minces (transparents aux électrons) à 30
keV afin de réaliser la microscopie électronique en transmission (MET) dans le MEB.
La microanalyse quantitative par rayons X et l’analyse par diffraction d’électrons ré-
trodiffusés (EBSD) seront abordées. Enfin, la microscopie électronique en transmis-
sion à balayage (METB) à 30 keV sera présentée pour le microscope électronique
SU-9000 de Hitachi en effectuant l’analyse aux rayons X du lithium, la spectros-
copie de pertes d’énergie (EELS) ainsi que la diffraction d’électrons par faisceau
convergent (CBED) à une résolution spatiale de l’ordre du sous-nanomètre.
Scanning Electron Microscopy for Material Characterization
This course will present state of the art materials characterization with modern
scanning electron microscopes (SEM) in two modes of operation for improving the
spatial resolution; low voltage analysis of bulk materials and analysis of thin speci-
mens (electron transparent) at 30 keV to perform transmission electron microscopy
(TEM) in the SEM. Quantitative X-Ray microanalysis and electron backscattering
diffraction (EBSD) analysis will be covered. Finally, analytical scanning transmission
electron microscopy (STEM) at 30 keV will be covered with a dedicated electron mi-
croscope, the SU-9000 from Hitachi that perform x-ray analysis of Lithium, electron
energy loss spectroscopy (EELS) and convergent beam electron diffraction (CBED)
with sub-nanometer spatial resolution.
Présentation en anglais | Presentation in English
Journée des étudiants du REGAL
7 REGAL Students’ Day (JER)JER 2019 FORMATIONS | 8 OCTOBRE Pr. Carl Duchesne Analyse par variables latentes de mégadonnées (Big Data) dans l’industrie de l’aluminium primaire Une quantité importante de données sont recueillies chaque jour à partir des pro- cédés industriels. Ces données sont stockées et archivées dans des bases de données et récupérées pour l’analyse des procédés et l’amélioration continue. Il n’en est pas autrement pour l’industrie de l’aluminium primaire. Alors qu’elle com- mence à adopter le concept d’Industrie 4.0, il devient de plus en plus important pour les ingénieurs de procédés et le personnel de R-D d’être en mesure d’ana- lyser efficacement les mégadonnées et d’en extraire l’information afin de prendre de meilleures décisions au moment opportun. Ce cours a pour but de fournir une brève introduction aux méthodes multivariées à variables latentes, qui sont utilisées depuis les années 1990 pour l’analyse, à la surveillance, le contrôle et l’optimisation des procédés. La nature des données de procédés sera tout d’abord présentée. Deux des méthodes à variables latentes les plus populaires, à savoir l’analyse en composantes principales (ACP) et la régression des moindres carrés partiels (PLS), seront ensuite décrites. Des exemples provenant de l’industrie de l’aluminium pri- maire seront finalement traités afin d’illustrer les méthodes et leur application dans le cadre de procédés industriels typiques. Analysis by Latent Variables of Big Data for the Primairy Aluminium Industry Everyday, massive amounts of data are collected from industrial processes, ar- chived in data historians, and retrieved for process analysis and continuous impro- vement. The primary aluminum industry is no exception. As it begins to adopt the concepts of Industry 4.0, it becomes increasingly important for process engineers and R&D staff to be able to analyze Big Data efficiently, and extract valuable in- formation for making timely decisions. This short course aims at providing a brief introduction to multivariate latent variable methods, which are successfully used since the mid 1990’s for process analysis, monitoring, control and optimization. The course will cover the following topics. The nature of process data will be overviewed first. Then, two of the most popular latent variables methods will be described, na- mely Principal Component Analysis (PCA) and Projection to Latent Structure (PLS). A number of examples taken from the primary aluminum industry will finally be used to illustrate the methods in the context of typical process applications. Présentation en anglais | Presentation in English Journée des étudiants du REGAL REGAL Students’ Day (JER) 8
FORMATIONS | 8 OCTOBRE JER 2019
Pr. Geir Ringen, NAPIC, NTNU, Norvège
Pylônes électriques
Trois forces majeures sont à l’origine de bouleversements dans la manière dont
nous concevons, produisons et utilisons nos produits. Il y a tout d’abord le pivot
des consommateurs, du gouvernement et de l’industrie vers des objectifs de du-
rabilité comme changement nécessaire pour l’avenir de notre civilisation. Vient en-
suite la disponibilité à des coûts toujours plus faibles de la technologie, notamment
les capteurs, la puissance de calcul et les algorithmes ainsi que la connectivité.
Enfin, la personnalisation des produits définit de nouvelles pour gérer un nombre
croissant de variations dans des délais limités. Ces forces perturbent la façon dont
nous concevons, testons, produisons et exploitons nos produits et systèmes. En
parvenant à comprendre et à utiliser les changements majeurs susmentionnés
dans un objectif de durabilité, de numérisation et de personnalisations, nous pour-
rons jeter les bases des produits et des services concurrentiels de demain. Ce
cours expliquera comment l’aluminium peut jouer un rôle dans ce contexte et pré-
sentera des idées ainsi que des exemples passés, présents et futurs d’application
et d’innovations utilisant l’aluminium tout en tenant compte des réglementations
ainsi que des besoins et des désirs du client. Une attention particulière sur la va-
leur potentielle des collaborations et des échanges entre les différents acteurs et
disciplines sera portée tout au long de la présentation, un aspect essentiel lorsqu’il
est question de l’aluminium. Les propriétés et les avantages compétitifs de l’al-
liage dépendent fortement de la compréhension de l’ensemble du processus, de
la fonderie jusqu’à l’assemblage. Les étudiants qui assisteront à cette présentation
devraient être en mesure de mieux comprendre le processus d’innovation ainsi que
les différentes modalités et habitudes de travail pertinentes pour le développement
de produits en aluminium.
Journée des étudiants du REGAL
9 REGAL Students’ Day (JER)JER 2019 FORMATIONS | 8 OCTOBRE Electricity Transmission Towers Three major forces are causing upheaval in the way we are engineering, produ- cing and using products: firstly, the pivot of consumers, government and even- tually industry towards sustainability goals as mandatory shift for the future of our civilizations, secondly, the unprecedent availability of digital technology at ever lower costs, notably sensors, computing power, connectivity and algorithms, and third, personalization and customization of products define new standards for how systems can handle increasing number of variations under strict time constraints. These forces introduce a disruption into how we design, test, produce and run products and systems. If we manage to understand, use and utilize the aforemen- tioned major shifts of sustainability goals, digitalization and customization we can lay the foundation of global competitive future products and services. This lecture will outline how aluminium can play a role within this context, and give ideas and examples of past, present and future aluminium innovations under different mo- des of innovations. Modes, such as; regulations, combinations, system chocks, accidents, collaborations, research borders, customer needs/wants etc – all in- fluence our design and material choices. Throughout the lecture the potential value of cross-collaborations and cross-fertilization among value chain actors and disci- plines will be emphasized. This is of particular importance when it comes to make rational decisions within the long and diverse aluminium value chain, where the final product features and competitiveness depend highly upon understanding the whole picture from casthouse to assembly. Students attending this lecture should be able to better understand innovation processes and innovation work modes relevant for developing future aluminium products. Présentation en anglais | Presentation in English Journée des étudiants du REGAL REGAL Students’ Day (JER) 10
FORMATIONS | 8 OCTOBRE JER 2019
Pr. Laszlo Kiss
Dissolution de l’alumine dans les cuves
d’électrolyse d’aluminium
Les conditions optimales de fonctionnement d’une cuve d’électrolyse d’aluminium
exigent une distribution homogène spatiale et temporelle des paramètres intensifs
tels que la température, la concentration d’alumine ainsi que le voltage. Les fluc-
tuations temporelles et spatiales sont corrélées et ils sont responsables des instabi-
lités opérationnelles. La méthode d’alimentation des cuves en alumine exerce une
influence déterminante sur la génération de ces inégalités.
Dissolution of Alumina in Aluminium Electrolysis Cells
The optimal operating conditions of an aluminium reduction cell require a homoge-
nous distribution through space and time of different intensive parameters such as
temperature, alumina concentration and voltage. Temporal and spatial fluctuations
are correlated and are responsible for operational instabilities. The alumina method
used in the reduction cells has a decisive influence on the generation of these ine-
qualities and instabilities.
Présentation en anglais | Presentation in English
Journée des étudiants du REGAL
11 REGAL Students’ Day (JER)JER 2019 FORMATIONS | 8 OCTOBRE Dr. Nick Parson Extrusion de l’aluminium L’aluminium domine l’industrie de l’extrusion des métaux, car il peut être transfor- mé à chaud en profilés minces, complexes et avec de faibles tolérances à un coût relativement faible. Ce cours débutera par l’examen des différents types d’alliages d’aluminium utilisés dans l’industrie de l’extrusion ainsi que leurs applications. Les alliages de la série 6XXX représentent environ 90 % des tonnages extrudés, car ils offrent une bonne résistance mécanique, ils possèdent une bonne extrudabilité et d’excellentes caractéristiques de finition. La métallurgie du procédé d’extrusion sera présentée en détail, de même que les aspects de l’écoulement du métal dans le conteneur et la filière, qui contribuent tous à la qualité du produit final. Aluminium Extrusion Aluminium dominates the metal extrusion industry as it can be hot worked into thin complex profiles with good tolerances at relatively low cost. This session will start by examining the various alloy types used in extruded form and their end uses. The 6XXX alloy family represents ~ 90 % of extruded tonnages as it can provide useful strength, good extrudability and excellent finishing characteristics with the added advantage that the extrusion step can be used as an in-situ solution treatment. The associated process metallurgy will be described in detail along with aspects of metal flow in the container and die which all contribute to the final quality of the end product. Présentation en anglais | Presentation in English Journée des étudiants du REGAL REGAL Students’ Day (JER) 12
CONFÉRENCES | 9 OCTOBRE JER 2019 CONFÉRENCES ÉTUDIANTES ET AFFICHES STUDENT CONFERENCES AND POSTERS
JER 2019 CONFÉRENCES | 9 OCTOBRE
Impact du brossage d’oxydes
de surface sur les propriétés
mécaniques de joints à recouvrement
en aluminium 2024 soudés
par friction-malaxage
The impact of oxide brushing on the mechanical properties
of aluminum 2024 friction-stir-welded lap joints
Bénédicte ROBITAILLE1, Paul R. PROVENCHER1, Lyne ST-GEORGES2, Myriam BROCHU1
1
Département de Génie Mécanique, Polytechnique Montréal,
2500 Chemin de Polytechnique, Montréal, QC, H3T 1J4
2
Département de Sciences Appliquées, Université du Québec à Chicoutimi,
555 boulevard de l’Université, Chicoutimi, QC, G7H 2B1
Les propriétés mécaniques des joints soudés par friction-malaxage sont affectées
par l’état des surfaces avant le soudage. L’effet des oxydes n’a pas été couvert de
manière exhaustive dans la littérature. Ce projet étudie l’impact de la préparation
de surface sur les propriétés mécaniques de joints à recouvrement lors de sollici-
tations monotone et cyclique. Des plaques d’AA2024-T3 AlClad ont été soudées
et deux types de préparation de surface ont été effectués : non brossés et brossés
manuellement. Des essais de traction et de fatigue à amplitude constante ont été
faits. La résistance mécanique est semblable pour tous les échantillons. La défail-
lance se produit en cisaillement dans la zone soudée. Le chemin de fissure coïncide
avec des fragments de AlClad dispersés dans la zone de soudure. Ces fragments
offriraient donc un chemin préférentiel lors de la défaillance en cisaillement des
échantillons de traction. Les échantillons de fatigue ont tous subi une défaillance
en mode I, la fissure se propageant dans la plaque du dessus. La vie en fatigue est
similaire pour les échantillons non brossés et brossés. Ces résultats suggèrent que
le brossage manuel pour retirer les oxydes n’affecte pas les propriétés mécaniques
du joint, mais qu’un brossage permettant le retrait partiel du AlClad pourrait avoir
un effet.
Journée des étudiants du REGAL
REGAL Students’ Day (JER) 14CONFÉRENCES | 9 OCTOBRE JER 2019
The mechanical properties of friction-stir-welded joints are affected by the state
of the mating surfaces. The effects of oxides have not been extensively covered
in the literature for friction-stir-welded lap joints. This project focuses on the pre-
paration of the faying surfaces of aluminum overlap joints. The impact of this step
in the welding process on the mechanical resistance and the fatigue life of the
joints is assessed. AA2024-T3 AlClad plates were friction-stir-welded with two
types of surface preparation: as-clad (unbrushed) and manually brushed. Tensile
and constant-amplitude fatigue tests were conducted. Mechanical strength is si-
milar for both surface preparation (brushed and as-clad), with failure of all tested
specimens occurring through the welded zone, in shear. The failure path coincides
with the cladding fragments in the welded zone and pure aluminum was detec-
ted on the fracture surfaces. This suggests that the cladding material fragments
offered a preferred crack path for failure in shear. Fatigue specimens failed on the
retreating side of the weld and fatigue lives for both preparations are similar. These
results suggest that manual brushing to remove the oxide scale does not affect the
mechanical properties of the joint, but that extensive brushing to remove partially
the cladding material could.
Présentation en français | Presentation in French
Journée des étudiants du REGAL
15 REGAL Students’ Day (JER)JER 2019 CONFÉRENCES | 9 OCTOBRE Fusion en lit de poudre de poudres AlSi10Mg avec une distribution de taille de particules étroile Laser powder bed fusion of AlSi10Mg powders with narrow particle size distribution Tiffany TURNER, Jose Muñiz Lerma, Eileen Ross Espiritu, Jaskaranpal Singh, Mathieu Brochu Department of Materials Engineering, McGill University, 3610 Rue University, Montreal, Quebec La famille de matériaux AlSi10Mg ont attiré l’attention des industries aérospatiales et automobiles avec sa bonne résistance et densité à faible coût. Ici, nous discute- rons la possibilité d’utiliser une poudre avec un Particle Size Distribution (PSD) plus étroite dans le procédé de Laser Powder Bed Fusion (LPBF). Nous avons analysé la microstructure de matériaux imprimé en relation avec les propriétés de la poudre, les paramètres d’impression, et les propriétés mécaniques. Finalement, les effets des traitements thermiques T5 et T6 sur les propriétés mécaniques et microstruc- turelles des matériaux ont été examinés. The material family AlSi10Mg has inspired the attention of the aerospace and au- tomotive industries because of the primary properties of strength and low density. Here we will discuss the possibility of using powder with a narrow Particle Size Distribution (PSD) in the process of Laser Powder Bed Fusion. We have analyzed the microstructure of manufactured materials in relation to the properties of the powder, the printing parameters, and the mechanical properties. Finally, the effects of T5 and T6 heat treatment on the mechanical and microstructural properties of the material was examined. Présentation en anglais | Presentation in English Journée des étudiants du REGAL REGAL Students’ Day (JER) 16
CONFÉRENCES | 9 OCTOBRE JER 2019
Revêtements nanocomposites à base d’argent
sur une surface d’aluminium anodisée
avec d’excellentes propriétés antibactériennes
Silver-based nanocomposite coatings
on anodised aluminium surface
with excellent antibacterial properties
H. Agbe1, D. K. Sarkar1, X. - G. Chen1, N. Faucheux2,
G. Soucy2 , J.-L. Bernier3
1
Department of Applied Science, University of Québec at Chicoutimi,
Aluminum Research Center – REGAL, Chicoutimi, QC, G7H 2B1.
2 Department of Chemical and Biotechnological Engineering, Université de Sherbrooke,
Sherbrooke, Québec, J1K 2R1
3
A3 Surfaces, Chicoutimi, Québec G7H 1Z6
Aluminium (Al) is an attractive material for engineering constructions and for ge-
neral hospital settings application such as frequently touch surfaces (doorknobs,
bed rails and over-bed table). However, these surfaces provide a perfect bacte-
rial reservoir for the spread of nosocomial infections. More than 200,000 patients
contract nosocomial infections in Canada, of which 8,000 result in death per year.
Therefore, it is ideal to engineer aluminium antibacterial surfaces using silver-based
antibacterial coatings. In this study, a two-step approach has been deployed to
fabricate antibacterial anodised aluminium surfaces. The silver-based nanocom-
posite coated anodised aluminium (Ag-Quaternary ammonium compound coated
anodised aluminium (Ag/QUATs/AAO); Ag-Polymethylhydrosiloxane coated ano-
dised aluminium (Ag/PMHS/AAO); Ag coated anodised aluminium (Ag/AAO) has
been characterised by SEM, EDS, XRD and FTIR. The durability of these coa-
tings has been studied using abrasion test. Antibacterial property of Ag/QUATs/
AAO showed excellent bacterial reduction rate of 99.3%, 99.0 % and 100 % for
model bacterial Staphylococcus aureus (gram (+ve)), Pseudomonas aeruginosa
(gram (-ve)) and Escherichia-coli respectively. Antibacterial property of Ag/PMHS/
AAO resulted in bacterial reduction rate of 99.3%, 99.0% and 99.5%, whilst that of
Ag/PMHS/QUATs/AAO resulted in bacterial reduction rates of 99.999 %, 99.999%
and 100 %. However, aluminium surfaces without silver nanocomposite (anodised
aluminum and as-received Al) showed 10.0 %, 9.0 % and 8 %; and 0 %, 0 % and
0 %, respectively for the above model bacteria. Those silver-based nanocomposite
coated antibacterial aluminium surfaces are ideal for use as antimicrobial touch sur-
faces in hospital environment for reducing the prevalence of nosocomial infections.
Présentation en anglais | Presentation in English
Journée des étudiants du REGAL
17 REGAL Students’ Day (JER)JER 2019 CONFÉRENCES | 9 OCTOBRE Développement des paramètres du procédé de fabrication additive par fusion arc des alliages d’aluminium Development of parameters of the wire and arc additive manufacturing (WAAM) process of aluminum alloys Mehdi Gharagozloo, Xuan-Tan Pham Le procédé de fabrication additive par fusion arc (WAAM) regroupe un ensemble de techniques de fabrication additive utilisant un arc électrique comme source de cha- leur et un fil métallique comme matière première pour la fabrication de composants métalliques 3D dans un processus de fabrication en multicouches. La production de composants d’alliages d’aluminium par le procédé WAAM est plus difficile qu’avec d’autres alliages en raison du nombre accru de pores de gaz et de la structure den- dritique grossière au cours de WAAM. Dans cette étude, un système constitué d’une source GMAW pulsée synergique et d’un bras robotisé a été utilisé pour réaliser le processus WAAM. L’alliage étudié est un alliage Al-Si issu du dépôt de métal d’ap- port ER4143 utilisé pour la fabrication de murs multicouches en tant qu’échantillons réalisés par WAAM. Les paramètres de soudage ont été étudiés à l’aide de plans d’expériences (DOE), puis pour construire les échantillons, les résultats du DOE ont été utilisés pour ajuster les paramètres de soudage. Les échantillons ont été étudiés par des essais de métallographie, de micro dureté et de résistance à la traction. Finalement, l’influence des paramètres de soudage et de l’apport de chaleur sur les propriétés métallurgiques et mécaniques des parois en aluminium a été discutée. Wire and arc additive manufacturing (WAAM) process is a group of additive ma- nufacturing (AM) techniques that use an electric arc as a heat source and a metal wire as a feedstock for the fabrication of 3D metallic components in a layer-based manufacturing process. The production of aluminum alloys components through the WAAM process is more challenging than other alloys due to the more gas pores and coarse dendritic structure during the WAAM process. In this study, a system consisting of a synergic pulsed GMAW source and a robotic arm were employed to conduct the GMAW-based WAAM process. The studied alloy is an Al-Si alloy origi- nating from the ER4143 filler metal deposition for the manufacture of layered walls as component samples made by WAAM. The welding parameters were studied by using Design of Experiments (DOE), and then to build the specimens, the DOE results were used to adjust the welding parameters. The samples were investigated by metallography, microhardness, and tensile strength tests. Finally, the influence of welding parameters and the heat input on the metallurgical and mechanical proper- ties of the aluminum walls were discussed. Présentation en anglais | Presentation in English Journée des étudiants du REGAL REGAL Students’ Day (JER) 18
CONFÉRENCES | 9 OCTOBRE JER 2019
Analyse technicoéconomique d’une cathode
à barres collectrices cylindriques avec
des insertions de cuivre
Technico-economic analysis of cylindrical
cathode collector bars with copper inserts
in a Hall-Héroult cell
Olivier Lacroix1, Hicham Chaouki1, Richard Beeler2, Donald Ziegler2,
Louis Gosselin1 et Mario Fafard1
1
Aluminium Research Center-REGAL, Laval University, Quebec City, Canada
2
Alcoa Corporation, Aluminium Center of Excellence, Alcoa Technical Center,
859 White Cloud Road, New Kensington, PA, 15068, USA
La cathode est responsable d’environ 10 % de la chute de potentiel totale d’une
cuve Hall-Héroult. Une partie significative de cette perte, sous forme d’effet Joule,
provient d’un mauvais contact entre la couche de fonte et le bloc de carbone. De
plus, une distribution non uniforme de la densité de courant à l’intérieur de la cuve
engendre une érosion prématurée des extrémités des blocs cathodiques, limitant
la durée de vie des cuves. Le présent projet vise à réduire la chute de potentiel
ainsi qu’à uniformiser la densité de courant de l’assemblage cathodique par l’amé-
lioration du contact entre la barre collectrice et le bloc de carbone. Il explore plus
particulièrement l’utilisation de barres collectrices cylindriques comprenant des in-
sertions de cuivre ne nécessitant aucune couche de fonte lors de l’opération de
scellage. Différentes configurations de cathode sont explorées à l’aide d’un modèle
numérique thermoélectromécanique dans le but d’en comprendre le comporte-
ment et d’évaluer leur impact sur la consommation énergétique et sur la durée de
vie d’une cuve. Une analyse économique est également réalisée afin de mesurer
la rentabilité des concepts. Celle-ci sert finalement à l’optimisation de la géométrie
afin de maximiser les performances de nouveaux concepts. Les résultats indiquent
que la chute de voltage peut être réduite et que la distribution de courant peut être
uniformisée par l’amélioration de la qualité du contact entre le bloc de carbone et
les barres collectrices.
Journée des étudiants du REGAL
19 REGAL Students’ Day (JER)JER 2019 CONFÉRENCES | 9 OCTOBRE The cathode, located at the bottom of a Hall-Héroult cell, is responsible for nearly 10 % of the total cell voltage drop. Poor contact between the carbon block and the cast-iron layer surrounding the collector bars increase energy losses in the form of Joule heating. In addition, a non-uniform current density distribution inside the cell results in premature erosion of the carbon block extremities, limiting the cell’s life expectancy. This project aims to reduce the voltage drop and to improve the cur- rent density uniformity in the cathode assembly by improving the contact between the collector bars and the carbon block. To do so, a new cathode design using cylindrical collector bars with copper inserts is investigated using finite element mo- deling. The thermal expansion during the cell start up is used to generate contact between the collector bars and the carbon block, thus not requiring any cast iron or sealing operations. Different geometry configurations are explored using a ther- mo-electro-mechanical model to understand its behavior and to determine their effect on energy consumption and cell life expectancy. An economic analysis is also performed to evaluate the cost effectiveness of those configurations. The geometry is finally optimized to maximize the new design’s performance. Results indicate that a significant voltage drop reduction and a more uniform current distribution can be achieved by improving the contact quality between the carbon block and the collector bars. Présentation en anglais | Presentation in English Journée des étudiants du REGAL REGAL Students’ Day (JER) 20
CONFÉRENCES | 9 OCTOBRE JER 2019
Étude expérimentale du soudage
au laser de joints simple recouvrement
en alliage d’aluminium 5052-H36
Experimental Investigation of Laser Welding
of Single-lap joints of 5052-H36 Aluminum Alloys
Mohamad IDRISS1, Fatemeh MIRAKHORLI2, Alain DESROCHERS1, Ahmed MASLOUHI1
1
Department of Mechanical Engineering, Université de Sherbrooke,
Sherbrooke, QC J1K 2R1, Canada
2
National Research Council Canada - Aerospace, Montreal, Quebec, H3T 2B2, Canada
The increasing demand for lightweight components in the automotive industry
makes aluminum alloy (AA) an attractive candidate for structural applications,
among others. With the introduction of different AA series, emerging joining tech-
niques based on laser welding technology, should be better understood. This pa-
per presents an overall study of laser welding for a single lap joint on AA5052-H36
sheets. The influence of second welding pass, stitch-weld shape, and part-to-part
gap, on the mechanical behavior of the joints is studied. The findings from the first
part of the study provide guidance for laser welding of 5000 series aluminum alloy.
The welding parameters for the realization of a first and a second welding pass have
been optimized to produce welded joints, without blowholes, defects, or porosities.
As for the second part of this study, all the prepared welded specimens were tested
in tensile mode until rupture. By comparing the tensile curves, the following results
are obtained for each parameter under investigation: 1- The second welding pass
provides more aesthetic joints with higher shear resistance due to a decrease in
the upper concavity of the welding seam; 2- The stitch-weld shape influences the
repeatability of the results and the highest shear resisting stresses are obtained
when the welding seam direction corresponds to the loading direction; 3- Finally,
the part-to-part gap leads to higher shear resistance owing to two main reasons:
the obtained welding surfaces are larger in the case of part-to-part gap and the
solidified material in the fusion zone shows higher hardness. These findings are of
great value for incorporating laser welding technology in the product assembly line.
Présentation en anglais | Presentation in English
Journée des étudiants du REGAL
21 REGAL Students’ Day (JER)JER 2019
SESSION D’AFFICHES | POSTERS SESSION
Résumés | Abstracts
Les résumés sont disponibles via code QR
ou adresse web frama.link/JER2019
Abstracts are available vir this QR code
or by web address frama.link/JER2019
CONCOURS D’AFFICHES | POSTER CONTEST
• Les 62 affiches présentes sont éligibles au concours d’affiches.
• Plus de 10 000$ seront remis en prix.
• Chaque affiche est évaluée par 3 évaluateurs.
• Il y a 2 périodes d’évaluation : numéros PAIRS de 9h45 à 11h15 et les
numéros IMPAIRS de 13h15 à 14h45. Les étudiants et les évaluateurs sont
tenus de respecter les plages horaires d’évaluation afin de s’assurer du
bon déroulement. Un étudiant absent à son affiche pendant la plage horaire
qui lui est attitrée obtiendra la note 0.
• The 62 posters present are eligible for the Poster Contest.
• More than $ 10,000 will be awarded.
• Each poster is evaluated by 3 evaluators.
• There are 2 evaluation periods: EVEN numbers from 9:45 to 11:15 and
ODD numbers from 1:15 to 2:45. Students and evaluators are required
to respect the time slots for evaluation to ensure the smooth running.
A student absent from his poster during the time slot assigned to him will
obtain a note of 0.
Merci à nos 28 évaluateurs et nos commanditaires de rendre ce concours possible !
Thanks to our 28 evaluators and our sponsors to make this contest possible!
Journée des étudiants du REGAL
REGAL Students’ Day (JER) 229 OCTOBRE | POSTERS JER 2019
Étudiant Directeur / Supervisor
Institution Titre de l’affiche Études
# (Nom, prénom) Co-directeur /
Institution Title of the poster Studies
Student Co-supervisor
AXE 1 – Production de l’aluminium
Axis 1 - Aluminium production
Evaluating the effect of open top ring
Barry,
1 UL furnaces configuration on the carbon H. Alamdari MSc
Thierno Saidou
anodes electrical resistivity
Thermal analysis of the injection L. Kiss
2 Roger, Thomas UQAC PhD
of cooled powder in a liquid S. Poncsak
Stablishing multivariate quality specification
23
3 Rodrigues, Daniel UL C. Duchesne PhD
region for baked carbon anodes
Jahrsengene, Impurity Speciation in Petroleum Cokes
4 NTNU Ann Mari Svensson PhD
Goril using XAS Techniques XANES and EXAFS
Estimation of Net Carbon Consumption
C. Duchesne
5 Manolescu, Petre UL in Aluminum Electrolysis Using PhD
G. Sævarsdóttir
Multivariate Analysis
Cause and magnitude of errors in the
L. Kiss
6 Alarie, Jonathan UQAC gravimetric methods to determine alumina MSc
S. Poncsak
dissolution rate in cryolithe
Estimation of coke properties using C. Duchesne
7 Ishak, Elias UL MSc
acoustic emission techniques D. Kocafe
REGAL Students’ Day (JER)
Journée des étudiants du REGAL
JER 2019Luneng, Thermogravimetric Analysis of Thermal Insu-
8 NTNU Tor Grande PhD
Raymond lating Materials Exposed to Sodium Vapor
Investigation on microstructure and
L. Sorelli
9 Tran, Thi Hang UL mechanical properties of cement pastes PhD
M. Fafard
JER 2019
made with LCLL
Belkacem, Effect of heating rate on biocoke D. Kocaefe
10 UQAC PhD
Amara properties Y. Kocaefe
REGAL Students’ Day (JER)
Anode Manufacturing for Aluminum Smelters: M. Fafard
11 Kansoun, Zahraa UL PhD
Journée des étudiants du REGAL
Optimization of Vibro-Compaction Process H. Alamdari
Study of the reaction between lime and
D. Kocaefe
12 Bureau, Julie UQAC SO2 released during the electrolysis in the PhD
Y. Kocaefe
production of primary aluminum
Mollaabbasi, H. Alamdari Post-
24
13 UL Rheological Properties of Binder Matrix
Roozbeh S. Taghavi doc
in situ monitoring of pit gas atmosphere
14 Brandvik, Trond NTNU during anode baking of anodes Tor Grande PhD
for aluminum electrolysis
Kavand, Multi Scale FEM–DEM Model for M. Fafard
15 UL PhD
Mohammad Gasification Reactions of Carbon Anodes H. Alamdari
Contributions to the characterization
of thermomechanical behavior of D. Marceau
16 Cazenave, Lucie UQAC PhD
thermo-reactive materials in aluminum D. Kocaefe
reduction cells
Anode paste properties evolution during M. Fafard
17 Chen, Bowen UL PhD
the baking process H. AlamdariStudy of the factors influencing the flexural D. Kocaefe
18 Morais, Brigitte UQAC PhD
strength results of anode cores Y. Kocaefe
Optimization of the anode forming process M. Fafard
19 Lacroix, Olivier UL PhD
for Hall-Héroult cells H. Alamdari
Improvement of Anode Quality Through D. Kocaefe
20 Rastegari, Armita UQAC MSc
Pitch Modification Y. Kocaefe
Synthesis and characterization of bio-pitch
21 Lu, Ying UL H. Alamdari PhD
produced from bio-oil
Rakotondrama- Mass transport by waves along the L. Kiss
22 UQAC PhD
nana, Lovatiana bath-metal interface in electrolysis cells S. Poncsak
Bio-pitch as a binder for carbon anodes
23 Hussein, Asem UL H. Alamdari PhD
in aluminium production
Nikzad Optimization of electrical conductivity and
25
24 Khangholi, UQAC mechanical properties in 6xxx conductor X.-G. Chen PhD
Siamak alloys with various Mg/Si ratios
Characterization of an ecofriendly ramming
25 Baiteche, Anwar UL paste used in the primary aluminium H. Alamdari MSc
production industry
Sadeghi-
Modeling of carbon anode paste behavior
26 Chahardeh, UL S. Taghavi PhD
via discrete element method
Alireza
Pitting Wear on Cathodes in Al
27 Senanu, Samuel NTNU T. Grande PhD
Electrolysis Cells
REGAL Students’ Day (JER)
Journée des étudiants du REGAL
JER 2019Étudiant Directeur / Supervisor
Institution Titre de l’affiche Études
# (Nom, prénom) Co-directeur /
Institution Title of the poster Studies
Student Co-supervisor
AXE 2 – Transformation et applications
JER 2019
Axis 2 - Transformation and applications
Effect of Mo addition on the
28 Wang, Shuai UQAC thermal-mechanical fatigue behavior X.-G. Chen MSc
REGAL Students’ Day (JER)
of Al-Si 319 foundry alloy
Journée des étudiants du REGAL
Nommeots- post-
29 McGill Powder Bed Fusion of Al-Cu-TiB2 alloy Ma. Brochu
Nomm, Amy doc
Design of an FSW welded aluminum deck on M. Fafard
30 Djedid, Amar UL MSc
wood beam and without a composite effet C.-D. Annan
Effect of dispersoids with enhanced
26
Rakhmonov, characteristics on microstructure, texture post-
31 UQAC X.-G. Chen
Jovid and room-/high-temperature mechanical doc
properties of 6082 extrusions
Design of a friction measurement bench
32 David, Guillaume ÉTS applied to the HSBF (High Speed Blow M. Jahazi MSc
Forming) process
Design and economic life cycle
M. Fafard
33 Beudon, Camille UL assessment of a bridge built from wooden MSc
C.-D. Annan
beams and aluminum deck
Study of High Temperature Properties
Qassem, X.-G. Chen
34 UQAC of DC Cast 6111 Alloys Regarding Hot PhD
Mohamed D. Larouche
Tearing PhenomenaWawrzyniak, Methodology for local monotonic tensile My. Brochu
35 Poly PhD
Nicolas characterization using miniature specimens Ma. Brochu
Characterization of the extrusion behavior
of an experimental 6xxx series aluminum C. Blais
36 Plante, Justin UL MSc
alloy intended for high performance N. Giguère
automotive applications
Silver-based nanocomposite coatings on
D. Sarkar
37 Agbe, Henry UQAC aluminium with tunable antibacterial and PhD
X.-G. Chen
anti-fouling properties
Experimental and numerical evaluation of
U de A. Maslouhi
38 Nodeh, Marzieh aluminum single lap adhesively bonded PhD
Sherbrooke A. Desrochers
joints for the automotive industry
39 Fu, An McGill DSC test of Al alloys Ma. Brochu PhD
27
Fatigue Optimization and Quality control
Trimech, C.-D. Annan
40 UL of friction stir welded joints in aluminum PhD
Mahmoud S. Walbridge
highway bridge decks
The role of the eutectic constituents of
Mofarrehi,
41 UQAC 5xxx alloys in the sodium induced edge X.-G. Chen PhD
Mohammadreza
cracking during the hot rolling process
Fatigue properties of continuous laser V. Demers
42 Salehi, Pouria ÉTS PhD
cold-wire welding of AA6005-T6 P. Bocher
The effect of alloying elements on the
Ahmed,
43 UQAC mechanical and chemical properties of X.-G. Chen PhD
Mohamed
4xxx filler alloys for aluminum welding
44 Voisard, Frédéric McGill 30keV EELS Analysis of Aluminium Alloys R. Gauvin PhD
REGAL Students’ Day (JER)
Journée des étudiants du REGAL
JER 2019Evolution of Dispersoids during Heat
45 Algendy, Ahmed UQAC Treatment of Al-Mg Alloys with Different X.-G. Chen PhD
Mg Levels
The impact of oxide brushing on the
Robitaille, My. Brochu
JER 2019
46 Poly mechanical properties of aluminum 2024 MSc
Bénédicte L. St-Georges
friction-stir-welded lap joints
The Effect of Nitrogen as a Carrier Gas
REGAL Students’ Day (JER)
C. Blais
47 Tremblay, Maude UL for Directed Energy Deposition Additive MSc
A. Bois-Brochu
Manufacturing of Aluminum
Journée des étudiants du REGAL
Influence of transition elements (V, Zr and
48 Li, Dong UQAC Mo) and cooling rate on the evolution of X.-G. Chen MSc
dispersoids in Al-Si 356 foundry alloy
Tumulu, Satish Additive Manufacturing of AA2219 using
49 McGill Ma. Brochu PhD
28
Kumar the Laser Powder Bed Fusion process
Study of design and thermal treatment of
M. Bouazara
50 Attia, Mohamed UQAC automotive control arm fabricated from MSc
X.-G. Chen
A357 semi-solid alloy
High Speed Machining of Aluminum Alloys
Javidikia, V. Songmene
51 ÉTS AA6061-T6: Influence of Tool Edge Radius PhD
Mahshad M. Jahazi
on Machining Characteristics
DSC fingerprints of heat treatment tem-
52 Chen, Zhixing UQAC X.-G. Chen MSc
pers in extruded AA6082 alloys
Dhillon, Jaska- Additive manufacturing of F357 aluminum
53 McGill Ma. Brochu PhD
ranpal Singh alloy using laser powder bed fusionEffect of Homogenization treatment on Zr
54 Elashery, Ali UQAC dispersoids evolution in Al-Mg-Si alloys X.-G. Chen PhD
with two Mg and Si levels
The influence of crystalline texture on ultra-
sonic wave attenuation in 6061-F et 6061 My. Brochu
55 Lorans, Anaïs Poly MSc
HIP+T6 aluminum samples produced by A. Bois-Brochu
directed energy deposition
Reichert, Comparison of AlSi10Mg powder flowability RELÈVE
56 McGill Ma. Brochu
Emma Sue using Hall/Carney funnel and GranuFlow (bacc.)
Evolution of electrical conductivity in Al-B4C
57 Li, Cong UQAC X.-G. Chen MSc
composites with various B4C contents
Investigation the electron-beam induced
58 Jaberi, Ali McGill R. Gauvin PhD
damage in Aluminum
29
Leitao Martins, Fatigue strength of aluminum alloys parts My. Brochu
59 Poly MSc
Luiz Felipe manufactured by selective laser melting Ma. Brochu
Moisture uptake of AlSi10Mg powder and post-
60 Espiritu, Eileen McGill Ma. Brochu
the effect on its flowability doc
Development of mechanically durable
61 Farid, Redouane UQAC ecologic and corrosion resistance D. Sarkar PhD
non-chromate coatings for aluminum
Influence of friction stir welding process
Grandmont,
62 ÉTS parameters on local mechanical properties M. Jahazi MSc
Philippe
and microstructure of Al-Mg alloys
REGAL Students’ Day (JER)
Journée des étudiants du REGAL
JER 2019UNE EXPERTISE TECHNIQUE
DISPONIBLE EN TOUT TEMPS
՝ Promouvoir l’utilisation de l’aluminium
՝ Offrir du soutien technique
՝ Coordonner les activités de formation
՝ Diffuser de l’information sur les normes, les codes de
construction, les avantages et les possibilités d’utilisation
de l’aluminium
՝ Informer sur les technologies et les outils de conception
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MAGAZINE Al13
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418 545-5520 | www.cqrda.ca | projetsRD@cqrda.caNOTES
NOTES
MENUS BOÎTES À LUNCH | MENU LUNCHBOX 8 octobre Le poulet braisé Braised chicken Baguette de poulet braisé, marmelade Braised chicken baguette, marmalade flavored parfumée au sésame et lait de coco, with sesame and coconut milk, arugula roquette et concombre and cucumber Salade de fèves de lima, haricots noirs, maïs, Salad of lima beans, black beans, corn, tomates et poivrons,vinaigrette à l’italienne tomatoes and peppers, italian vinaigrette Plaisir sucré au choix du chef Sweet pleasure at the chef’s choice Le jambon-canneberge The cranberry ham Wrap au jambon effiloché, fromage brie, Fried ham wrap, brie cheese, apples, pommes, salsa de canneberges et roquette cranberry salsa and arugula Salade de pommes de terre crémeuse Creamy potato salad with leeks aux poireaux Sweet pleasure at the chef’s choice Plaisir sucré au choix du chef La galette d’haricots noirs (option végé) The black bean cake (veggie option) Pain bretzel, galette d’haricots noirs, Pretzel Bread, Black Bean Patty, Grilled poivrons grillés, guacamole, fromage gouda Peppers, Guacamole, Smoked Gouda fumé, laitue Cheese, Lettuce Salade de couscous agrumes et agrumes Citrus and citrus couscous salad et coriandre with coriander Plaisir sucré au choix du chef Sweet pleasure at the chef’s choice 9 octobre Le viande fumée Smoked meat Pain bretzel, viande fumée (boeuf), fromage Pretzel bread, smoked meat (beef), suisse, cornichons, laitue, tomates Swiss cheese, gherkins, lettuce, tomatoes et dijonnaise and Dijonnaise Salade de chou rouge, carottes et edamames Red cabbage salad, carrots and edamames Plaisir sucré au choix du chef Sweet pleasure at the chef’s choice Le wrap poulet à la grecque Greek chicken wrap Wrap au poulet, fromage fêta, poivrons rouges, Chicken wrap, feta cheese, red peppers, concombre et sauce tzatziki cucumber and tzatziki sauce Salade d’orzo à la grecque Greek orzo salad Plaisir sucré au choix du chef Sweet pleasure at the chef’s choice Le méditérannéen (option végé) The Mediterranean (veggie option) Wrap aux légumes grillés (aubergines, Wrap with grilled vegetables (eggplant, poivrons, oignons, zucchinis), laitue, fromage peppers, onions, zucchinis), lettuce, feta fêta, tomates séchées, cornichons cheese, dried tomatoes, pickles et sauce tzatziki and tzatziki sauce Salade de brocoli, carottes et amandes Broccoli salad with carrots and almonds Plaisir sucré au choix du chef Sweet pleasure at the chef’s choice
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