Laser-material interaction of Nickel based superalloy Haynes 282 melt pools were studied for laser parameters similar to laser powder bed fusion (PBF-LB) without powder. The effect of power, speed, hatch distance and laser focus offset were analysed by characterizing different types of melt pool behaviour, including conduction, transition to keyhole, and keyhole mode. Focus offset parameter was found to modify the melting mode from keyhole to conduction type in experiments with and without powder. This change in melting mode is attributed to the variation in laser beam spot size for the same line energy. Such manipulation of type of melting with control of focus offset can be utilized as a method to optimize process parameters for novel materials in the PBF-LB process at high layer thickness. Based on the above study, cubes were built with refined process parameters utilizing powder layer thicknesses of 60- and 90-microns for improved productivity, using partial factorial design of experiment. The conduction mode of melting helped reducing defects, minimizing lack of fusion and keyhole porosity in specimens built with powder at 60- and 90-microns layer thickness. Effect of process parameters and indirect measure like area energy, on the melt pool overlap, defect level and dominant shape of the defects are presented. Optimizing the process parameters to identify the boundaries for building cubes with reduced porosity is also discussed. / Den Ni-baserade superlegeringen, Haynes 282, skannades med laserparametrar liknande de som används i laserpulverbäddfusion (PBF-LB), men utan pulver.Studien undersökte inverkan av effekt, hastighet, avstånd mellan två intilliggandeskanningspass och laserfokusförskjutning, vilket karakteriserades genom olikatyper av beteenden hos smältbadet, inklusive värmeledning, övergång frånvärmeledning till nyckelhål, och nyckelhål. Fokusförskjutningen visade sig ändrasmältbadets läge från nyckelhål till värmeledning. Denna förändring observeradesbåde i experiment utan pulver och i de med pulver. Förändringen beror påbreddningen av laserstrålens punktstorlek samtidigt som samma linjeenergibibehålls. Denna förändring i smältningstyp genom fokusförskjutning kananvändas som en metod för att optimera utforskningen av nya material i PBFLB-processen. Baserat på detta byggdes kuber med pulver med lagertjocklekar på 60 och 90mikrometer, användande olika processparametrar enligt en experimentell designbaserad på en central sammansatt design. Smältning genom värmeledning bidrogtill att minska defekter, minimera bindningsfel och nyckelhålsporositet i proversom byggts med pulver med lagertjocklekar på 60 och 90 mikrometer. Inverkanav processparametrarna och indirekta mått såsom areaenergi på smältbadetsöverlappning, defektnivå och den dominerande formen på defekter presenteras.Optimering av processparametrarna samt identifiering av parameterrymden föratt bygga kuber med minskad porositet undersöks också. / <p>Paper A is to be submitted, and paper C is acceptet and are not included in this licentiate thesis. We do  not have permission to publish paper B in the digital version.</p>

Replacement of cobalt in cemented carbides has gained in attention recently because threats of regulations due to health issues (cancerogenic effect), increased demand from the electric vehicle industry and the questionable extraction from countries like Democratic Republic of Congo. In this report the use of Ni-based binder as an alternative binder for cemented carbides has been explored. The design is based on producing a Ni-based superalloy binder which contains dispersed Ni3Al Gamma Prime (γ’) -phase precipitates in the binder matrix. The investigation focuses on the design of cemented carbide compositions and processes that ensures the formation of γ’- precipitates, the control of their morphology and distribution as well as the effect of heat treatment. To do this a Ni-Al master alloy has been designed that enables the formation of γ’-precipitates in WC-Ni-Al-X systems, produced by conventional powder metallurgy process including standard free sintering. Furthermore, the addition of usual elements in the cemented carbide industry (such as Ti, Cr, Ta, Nb) and their effect on the stability of γ’-precipitates has been investigated. A method to reveal the precipitates including ion-polishing and electro-etching has been developed. Basic mechanical properties such as hardness and toughness have been investigated, revealing particular crack propagation in Ni-based binder reinforced with γ’-precipitates. It was found that the common variables in cemented carbide manufacturing influence all aspects regarding the stability of γ’-phase. By varying the powder type, binder composition and content, the carbon balance, the WC grain size and the heating/cooling steps; the formation of γ’-precipitates (size, morphology, distribution, etc.) can be controlled to tailor the properties of the cemented carbide. / Att hitta en ersättning av kobolt i hårdmetall har nyligen uppmärksammats bl.a. eftersom regleringar hotar användning av ämnet pga. dess cancerogenitet, en ökande efterfrågan från elfordonsindustrin samt den moraliskt tvivelaktiga utvinningen som sker i länder som Demokratiska Republiken Kongo. I denna rapport har användningen av ett nickel-baserat bindemedel som ett alternativt bindemedel för hårdmetaller undersökts. Designen är baserad på att producera en nickel-baserad superlegering som bindemedel som innehåller dispergerad Ni3Al Gamma Prim (γ’) – fas utfälld i bindemedlet. Utredningen fokuserar på designen av hårdmetallskompositioner och processer som försäkrar formationen av γ’-utfällningar, kontroller av dess morfologi, distributionen samt hur värmebehandlingar påverkar. För att kunna göra detta har en Ni-Al masterlegering skapats som möjliggör γ’-utfällningar i ett WC-Ni-Al-X system, producerat med konventionell pulvermetallurgiprocess inkluderat standard fri sintring. Dessutom har tillsatsen av vanliga ämnen i hårdmetallindustrin (such as TI, Cr, Ta, Nb) samt deras effekt på stabiliteten hos γ’-utfällningarna undersökts. En metod för att upptäcka utfällningarna, som inkluderar jonpolering och elektroetsning har utvecklats. Grundläggande mekaniska egenskaper som hårdhet och seghet har undersökts, vilket har avslöjat en speciell sprickutbredning i den nickelbaserade bindaren förstärkt med γ’-utfällningar. Det visade sig att de vanliga variablerna förenade med tillverkning av hårdmetall påverkar samtliga aspekter gällande stabiliteten hos γ’-utfällningar. Genom att variera pulvertyp, bindemedelkomposition och innehåll, kolbalansen, WC-kornstorlek och uppvärmning samt kylningssteg så påverkas bildningen av γ’-utfällningar (storlek, morfologi, distribution, etc..) som kan kontrolleras för att skräddarsy egenskaperna för hårdmetallen.