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Microstructure-based modelling of the anisotropic creep behaviour in additively manufactured INCONEL 718

  • The existing gap in the adequate prediction of the microstructure-property relationships remains a significant barrier to the safe application of the additively manufactured materials. This challenge is fundamentally tied to the intricate microstructural defects that emerge during the processing. Systematic microstructure-based modelling can offer solutions to address this bottleneck. In this work, we utilize a crystal plasticity model, developed for gamma''-strengthened Ni-base alloys and calibrated with single crystal tensile and creep tests of Inconel 718. By systematically refining the representative volume element complexity---from equiaxed to elongated grain morphologies, and from unimodal to bimodal orientation and grain size distributions---we demonstrate how each layer of structural realism contributes to the model’s predictive capacity. Creep tests of laser-based powder bed fusion (PBF-LB/M) manufactured samples in three orientations (with the tensile axis parallel,The existing gap in the adequate prediction of the microstructure-property relationships remains a significant barrier to the safe application of the additively manufactured materials. This challenge is fundamentally tied to the intricate microstructural defects that emerge during the processing. Systematic microstructure-based modelling can offer solutions to address this bottleneck. In this work, we utilize a crystal plasticity model, developed for gamma''-strengthened Ni-base alloys and calibrated with single crystal tensile and creep tests of Inconel 718. By systematically refining the representative volume element complexity---from equiaxed to elongated grain morphologies, and from unimodal to bimodal orientation and grain size distributions---we demonstrate how each layer of structural realism contributes to the model’s predictive capacity. Creep tests of laser-based powder bed fusion (PBF-LB/M) manufactured samples in three orientations (with the tensile axis parallel, perpendicular, and 45° tilted relative to the building direction) were performed at 650° C, accompanied by electron backscatter secondary diffraction measurements. The results of our simulations reveal that the bimodal grain morphology and crystallographical texture significantly influence the observed creep anisotropy. We show that the elongated grain structure combined with grain boundary sliding plays a major role in the creep response, specifically in tilted specimens.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Kaveh KianinejadORCiD, Fabian Czediwoda, U. Glatzel, R. Völkl, B. Stöhr, Luis Ávila CalderónORCiD, Sina SchrieverORCiD, Romeo Saliwan Neumann, Bernard FedelichORCiD, Reza Darvishi KamachaliORCiD
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Materials Science & Engineering A
Jahr der Erstveröffentlichung:2025
Organisationseinheit der BAM:5 Werkstofftechnik
5 Werkstofftechnik / 5.1 Mikrostruktur Design und Degradation
5 Werkstofftechnik / 5.2 Metallische Hochtemperaturwerkstoffe
5 Werkstofftechnik / 5.5 Materialmodellierung
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:Elsevier B.V.
Jahrgang/Band:945
Aufsatznummer:149029
Erste Seite:1
Letzte Seite:15
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:Additive manufactured Ni-base superalloys; Creep Anisotropy; Crystal plasticity
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Material
Material / Additive Fertigung
Material / Degradationsmechanismen
DOI:10.1016/j.msea.2025.149029
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-646884
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:13.11.2025
Referierte Publikation:Nein
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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