Electron Beam Powder Bed Fusion manufacturing of components is an additive manufacturing process that is complex and has widespread advantages for aerospace and many industrial processes. It reduces costs and has a larger powder particle size requirement. This gives the benefit of a higher mass deposition rate and thus faster production time compared to Laser-Powder Bed Fusion process. Powder bed manufacturing processes often lead to columnar grain structure formation along the build direction, resulting in components that have anisotropic physical and mechanical properties. This is a major problem that limits the applications of this technique. In order to promote equiaxed grains, as well as refine the columnar morphology and eliminate anisotropic properties, the roles of process conditions and presence of inoculants or heterogeneous nucleating sites are considered. In this study, the addition of titanium nitride inoculants is used to promote columnar to equiaxed grain transition in ferritic stainless steel with the use of melting strategies and variable process parameters. It has been found that the thermal gradient (G) to solidification rate (R) ratio (G/R ratio) controls grain morphology and texture: a low G/R ratio has been shown to promote the formation of equiaxed grains. The process conditions for this transition were investigated. The samples were analyzed after printing single line tracks in the Freemelt One machine, and thereafter studied with the aid of optical microscopy to ascertain the combination of machine parameters that results in a successful transition from columnar grains to equiaxed. The study concluded that there was an increase in the fraction of equiaxed grains under these conditions; a low thermal gradient, high scanning velocity and low area energy. Ultimately, further investigation will be needed to establish the exact process parameters that will promote the transition from columnar to equiaxed grains in ferritic stainless steel. The findings from this study can be used by future researchers to create solidification maps for this steel grade and assist industry to tailor specific textures in ferritic stainless steel to achieved desired microstructures and mechanical properties. / Electron Beam Powder Bed Fusion (E-PBF) tillverkning av komponenter är en additiv tillverkningsprocess som är komplex och har omfattande fördelar för flyg och många industriella processer. Det minskar kostnaderna och har ett större krav på pulverpartikelstorlek. Detta ger fördelen av en högre massavsättningshastighet och därmed snabbare produktionstid jämfört med Laser-Powder Bed Fusion-processen. Tillverkningsprocesser för pulverbädd leder ofta till att en kolumnformig kornstruktur bildas längs byggriktningen, vilket resulterar i komponenter som har anisotropa fysikaliska och mekaniska egenskaper. Detta är ett stort problem som begränsar tillämpningarna av denna teknik. För att främja likaxliga korn, samt förfina den kolumnära morfologin och eliminera anisotropa egenskaper, övervägs rollerna för processbetingelser och närvaron av ympmedel eller heterogena kärnbildningsställen. I denna studie används tillsatsen av inokulanter av titannitrid för att främja kolumnär till likaxlig kornövergång i ferritiskt rostfritt stål med användning av smältstrategier och variabla processparametrar. Det har visat sig att förhållandet mellan termisk gradient (G) och stelningshastighet (R) (G/R-förhållande) styr kornmorfologi och textur: ett lågt G/R- förhållande har visat sig främja bildningen av likaxliga korn. Processförhållandena för denna övergång undersöktes. Proverna analyserades efter att ha skrivit ut spår med en rad i Freemelt One-maskinen och studerades därefter med hjälp av optisk mikroskopi för att fastställa kombinationen av maskinparametrar som resulterar i en framgångsrik övergång från kolumnära korn till likaxliga. Studien drog slutsatsen att det fanns en ökning av andelen likaxliga korn under dessa förhållanden; en låg termisk gradient, hög avsökningshastighet och låg areaenergi. I slutändan kommer ytterligare undersökningar att behövas för att fastställa de exakta processparametrarna som kommer att främja övergången från kolumnära till likaxliga korn i ferritiskt rostfritt stål. Resultaten från denna studie kan användas av framtida forskare för att skapa stelningskartor för denna stålkvalitet och hjälpa industrin att skräddarsy specifika texturer i ferritiskt rostfritt stål för att uppnå önskade mikrostrukturer och mekaniska egenskaper.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-311270 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Ihensekhien, Doom Eleanor |
| Publisher | KTH, Materialvetenskap |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-ITM-EX ; 2022:050 |
Page generated in 0.003 seconds