Despite the wide applications of powder metallurgy in the additive manufacturing (AM) technologies, the effect of powder characteristics (particle size distribution PSD, surface morphology, etc.) on the spreadability and packing factor in electron beam powder bed fusion (EBPBF) is not well investigated. Powder spreadability and flowability are controlled by adhesive forces, friction forces (particle-particle interactions due to surface condition and topography) and coulombic forces (van der Waals forces, electrostatic and tribocharging). Currently, there are no standard procedures to measure spreadability. In this thesis, a technique has been proposed to study spreadability in which a single layer of powder is spread by a standard method, ‘frozen’ in the as spread condition by ‘contact-sintering’ and then characterized using white-light interferometry (coherence scanning interferometry).

In addition, this thesis concentrates on the effect of powder properties (composition and particle size distribution) on tribocharging, since this is a significant effect in spreadability has not been well documented. A powder rheometer is used to detect tribocharging effects for different AM metallic powders. This work presents a technique to study tribocharging generated inside the powder rheometer. A tribocharging evolution is identified, comprising three ‘periods’:​ (i) incubation, (ii) transition, and finally (iii) the electrostatic equilibrium. These characteristics are explained on the basis of powder/vessel interactions and powder/powder interactions. The results are also used to add commercial purity titanium, Ti-6Al-4V and Inconel 718 to the triboelectric series. It is also shown that there is a strong effect of the rheometer vessel material on tribocharging characteristics. Finally, the possible effect of tribocharging on spreading is discussed.

Malgré les nombreuses applications de la métallurgie des poudres dans les technologies de fabrication additive (FA), l’effet des caractéristiques des poudres (distribution granulométrique PSD, morphologie de surface, etc.) sur l'étalement et le facteur de remplissage dans la fusion par lit de poudre à faisceau d'électrons (EB-PBF) n'est pas bien étudié. L’étalement et la coulabilité de la poudre sont contrôlées par des forces adhésives, des forces de frottement (interactions particules-particules dues à l’état de surface et à la topographie) et des forces coulombiques (forces de van der Waals, électrostatiques et triboélectriques). À l’heure actuelle, il n’existe pas de procédures standard pour mesurer l'étalement. Dans cette thèse, une technique a été proposée pour étudier l'étalement dans laquelle une seule couche de poudre est étalée par une méthode standard, 'congelée' dans l’état de propagation par ‘frittage par contact ‘puis caractérisée à l’aide d’interférométrie à la lumière blanche (interférométrie de numérisation de cohérence).

En outre, cette thèse se concentre sur l’effet des propriétés des poudre (composition et distribution granulométrique) sur le triboélectriques, puisqu’il s’agit d’un effet significatif sur l'étalement n’a pas été bien documenté. Un rhéomètre à poudre est utilisé pour détecter les effets triboélectriques sur différentes poudres métalliques FA. Cette recherche présente une technique permettant d’étudier le chargement triboélectrique généré à l’intérieur du rhéomètre à poudre. Une évolution tribochargée est identifiée, comprenant trois « périodes »:​ (i) incubation, (ii) transition, et enfin (iii) l’équilibre électrostatique. Ces caractéristiques sont expliquées sur la base des interactions poudre/navire et des interactions poudre/poudre. Les résultats sont également utilisés pour ajouter du titane de pureté commerciale, du Ti-6Al-4V et de l’Inconel 718 dans la série triboélectrique. Il est également démontré qu’il y a un fort effet du matériau du navire de rhéomètre sur les caractéristiques de triboélectriques. Enfin, l’effet possible de la triboélectriques sur l'étalement est discuté.