Denna masteruppsats undersöker utvecklingen av enkristallina (SX) mikrostrukturer i den nickelbaserade superlegeringen Inconel 718 (IN718) med hjälp av additiv tillverkning med pulverbäddsfusion och elektronstråle (PBF-EB). Forskningen undersöker hur processparametrar, såsom strålström, skanningshastighet och linjeförskjutning, påverkar den mikrostrukturella utvecklingen från fina kolonnformade (FC) korn till nära enkelkristallformationer (NSX). Ett systematiskt experimentellt tillvägagångssätt användes för att optimera tillverkningsprocessen med hjälp av kvalitativa och kvantitativa analyser, inklusive mikrostrukturellobservation och mekaniska egenskapsbedömningar.

Viktiga resultat inkluderar identifiering av processfönster som bidrar till att uppnå SX-tendenser i IN718, vilket belyser den kritiska rollen för energitillförsel i mikrostrukturkontroll, där ett energiområde på 3,9 till 7,5 J/mm² och specifika kombinationer av strålhastighet och ström visade sig ge SX-tendenser. Även om det fortfarande finns utmaningar med att uppnå perfekta SX-strukturer, lägger denna studie grunden för att integrera PBF-EB i applikationer som traditionellt domineras av gjutning, vilket kan ge utvecklingsmöjligheter inom flyg- och högtemperaturtillverkning av komponenter.

This Master thesis investigates the development of single-crystal (SX) microstructures in the nickel-based superalloy Inconel 718 (IN718) using Powder Bed Fusion Electron Beam (PBF-EB) additive manufacturing. The research explores how process parameters, such as beam current, scanning speed, and line offset, influence the microstructural evolution from fine columnar (FC) grains to near-single crystal (NSX) formations. A systematic experimental approach was employed to optimize the manufacturing process, using qualitative and quantitative analyses, including microstructural observation and mechanical properties assessments.

Key findings include the identification of process windows conducive to achieving SX tendencies in IN718, highlighting the critical role of energy input in microstructure control, wherein an area energy range of 3.9 to 7.5 J/mm² and specific combinations of beam speed and current were shown to produce consistent SX tendencies. Although challenges in achieving perfect SX structures persist, this study lays the groundwork for integrating PBF-EB in applications traditionally dominated by directional casting, offering potential advancements in aerospace and high-temperature component manufacturing.