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Understanding the impact of texture on the micromechanical anisotropy of laser powder bed fused Inconel 718

  • The manufacturability of metallic alloys using laser-based additive manufacturing methods such as laser powder bed fusion has substantially improved within the last decade. However, local melting and solidification cause hierarchically structured and crystallographically textured microstructures possessing large residual stress. Such microstructures are not only the origin of mechanical anisotropy but also pose metrological challenges for the diffraction-based residual stress determination. Here we demonstrate the influence of the build orientation and the texture on the microstructure and consequently the mechanical anisotropy of as-built Inconel 718. For this purpose, we manufactured specimens with [001]/[011]-, [001]- and [011]/[111]-type textures along their loading direction. In addition to changes in the Young’s moduli, the differences in the crystallographic textures result in variations of the yield and ultimate tensile strengths. With this in mind, we studied the anisotropy onThe manufacturability of metallic alloys using laser-based additive manufacturing methods such as laser powder bed fusion has substantially improved within the last decade. However, local melting and solidification cause hierarchically structured and crystallographically textured microstructures possessing large residual stress. Such microstructures are not only the origin of mechanical anisotropy but also pose metrological challenges for the diffraction-based residual stress determination. Here we demonstrate the influence of the build orientation and the texture on the microstructure and consequently the mechanical anisotropy of as-built Inconel 718. For this purpose, we manufactured specimens with [001]/[011]-, [001]- and [011]/[111]-type textures along their loading direction. In addition to changes in the Young’s moduli, the differences in the crystallographic textures result in variations of the yield and ultimate tensile strengths. With this in mind, we studied the anisotropy on the micromechanical scale by subjecting the specimens to tensile loads along the different texture directions during in situ neutron diffraction experiments. In this context, the response of multiple lattice planes up to a tensile strain of 10% displayed differences in the load partitioning and the residual strain accumulation for the specimen with [011]/[111]-type texture. However, the relative behavior of the specimens possessing an [001]/[011]- and [001]-type texture remained qualitatively similar. The consequences on the metrology of residual stress determination methods are discussed.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Jakob Schröder, Alexander Evans, E. Polatidis, J. Čapek, Gunther Mohr, Itziar Serrano MunozORCiD, Giovanni BrunoORCiD
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Journal of materials science
Jahr der Erstveröffentlichung:2022
Organisationseinheit der BAM:5 Werkstofftechnik
5 Werkstofftechnik / 5.1 Mikrostruktur Design und Degradation
5 Werkstofftechnik / 5.2 Metallische Hochtemperaturwerkstoffe
8 Zerstörungsfreie Prüfung
8 Zerstörungsfreie Prüfung / 8.5 Röntgenbildgebung
9 Komponentensicherheit
9 Komponentensicherheit / 9.6 Additive Fertigung metallischer Komponenten
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:Springer Science + Business Media B.V.
Verlagsort:Dordrecht
Jahrgang/Band:2022
Ausgabe/Heft:57
Erste Seite:15036
Letzte Seite:15058
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:Additive manufacturing; Diffraction; Electron backscatter diffraction; Laser powder bed fusion; Tensile testing
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Material
Material / Additive Fertigung
DOI:10.1007/s10853-022-07499-9
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-555840
ISSN:1573-4803
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:29.08.2022
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:29.08.2022
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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