Mid Sweden University

I detta examensarbete undersöks möjligheten att tillverka enkristallina material med hjälp av Electron Beam Melting. Materialet som användes var Inconel 718. Syftet med arbetet var att undersöka möjligheterna för Mittuniversitetet att tillverka enkristallina material och för att sedan användas som utgångspunkt för framtida forskningsarbeten inom området. Målet med arbetet var att tillverka flera små kuber med olika processparametrar för att sedan analysera mikrostrukturen och avgöra vilka processparametrar som leder till att kuberna blir enkristallina. Utöver detta undersöktes även om det var möjligt att använda enkristallin startplatta i form av små tunna skivor som ligger under kuberna under tillverkningen och om det påverkar resultatet. Detta gjordes genom att tillverka 24 små kuber med olika processparametrar med en Electron Beam Melting maskin. Kuberna kapades längs byggriktningen och tvärsnitten polerades och etsades för att sedan analyseras med ett ljusoptiskt mikroskop. I mikrostrukturen undersöktes flera egenskaper som är karakteristiska för enkristallina material. Att använda enkristallin startplatta fungerade inte i detta arbete då de enkristallina skivorna antingen sprack av elektronstrålen eller inte låg kvar på samma plats under tillverkningsprocessen. Totalt identifierades det att mikrostrukturen av 5 av kuberna liknade mikrostrukturen hos enkristallina material. Strömmen som elektronstrålen tillförde dessa 5 kuber befann sig inom intervallet 6–8 mA. Under arbetet uppstod många problem med maskinen som användes och de parametrarna om användes för att värma upp pulvret. Innan fortsatt forskning av enkristallina material utförs måste parametrar för poly-kristallina material vidareutvecklas. Det finns även brister angående den nuvarande metodiken för att analysera mikrostrukturen. För framtida forskningsarbeten behövs Inverse Pole Figure kartläggning användas för att identifiera riktningen på alla korn i kuberna och på så vis validera resultatet i både detta arbete och framtida arbeten.

This thesis examines the possibility of manufacturing singe crystal materials using Electron Beam Melting. The material used in this thesis was Inconel 718. The purpose of the thesis was to examine Mid Sweden university’s capability of manufacturing single crystal materials and to later be used as a starting of point for further research on the subject. The goal was to produce several small cubes each with different process parameters and to then analyse the microstructure to deduce which parameters yield single crystal results. The possibility of using a single crystal substrate was also examined by placing a small single crystal sheet under the cubes during manufacturing. This was done by manufacturing 24 cubes with different process parameters using an Electron Beam Melting machine. The cubes were then cut along the build axis and the cross sections were polished and etched to then be analysed using a light optical microscope. The microstructure was examined in order to identify several characteristic properties of single crystal materials. Use of the single crystal sheets as a substrate did not work due to the sheets either shattering due to the energy of the electron beam or them being misplaced during the build. The microstructure of 5 cubes in total were identified to have single crystal properties. These cubes were all manufactured using a beam current of between 6-8 mA. Several problems arose during the thesis with the machine and the process parameters used to heat up the powder. Before further research on single crystal materials is conducted there is a need to develop parameters for regular poly crystalline materials. There are also flaws with the current methodology used to analyse the microstructure. For future research the use of Inverse Pole Figure mapping has to be implemented in order to validate the results from both this thesis but also future research.