Arbetet undersöker förbättring inom produktionsteknik, med särskilt fokus på additiv tillverkning (AM) och tekniker såsom Powder Bed Fusion-Electron Beam(PBF-EB) och Powder Bed Fusion-Laser Beam (PBF-LB), för att förstå strukturegenskapsrelationer i komplexa mikrostrukturer hos nickelbaserade högpresterande superlegeringar. Det primära målet är att förstå och förutsäga de riktade elastiska egenskaperna och mikrostrukturella beteenden hos material som Inconel 718, Haynes 282 och Hastelloy X.

Genom att använda 2D Electron Backscatter Diffraction (EBSD) data samt metoder för mikrostrukturkarakterisering i MTEX, och genom att generera representativa volymelement (RVE) och representativa areaelement (RAE) i NEPER, erhålls detaljerade 3D-representationer av mikrostrukturer. Forskningen använder både ideala och verkliga mikrostrukturer för att fördjupa kunskapen om riktad elasticitet hos polykristaller, samt spännings- och töjningsfördelningar inom heterogena och icke-homogena kornstrukturer. Beräkningsmässig homogenisering (CH), implementerad via ABAQUS, inkluderar Crystal Finite Element (CEFE) metoden, vilken är avgörande för att generera styvhetsmatriser och förutsäga riktade elastiska egenskaper.

Genom att integrera dessa metoder möjliggörs en omfattande analys av isotropt och anisotropt beteende, särskilt inom ekviaxiella, kolumnära och kombinerade (ekviaxiella och kolumnära) kornstrukturer. Genom experimentell validering ger de viktigaste resultaten betydande insikter i hur olika mikrostrukturer påverkar mekaniska egenskaper, vilket förbättrar prediktiva möjligheter och noggrannhet i analysen av AMmaterialprestanda. Simuleringsresultaten betonar vikten av en noggrann representation av mikrostrukturen, med hänsyn till både kristallografisk textur och faktisk kornmorfologi. De bifogade publikationerna stöder dessa resultat och erbjuder detaljerade diskussioner om virtuell testning av mikrostrukturrepresentation. Arbetet visar sammantaget potentialen hos avancerade PBF-teknologier för att utveckla nästa generations superlegeringar med skräddarsydda egenskaper för industriella tillämpningar där komponenter utsätts för höga påfrestningar.

This work investigates advancements in Production Technology, specifically focusing on Additive Manufacturing (AM) techniques such as Powder Bed Fusion-Electron Beam (PBF-EB) and Powder Bed Fusion-Laser Beam (PBF-LB), to understand the structure-property relationships of complex microstructures in high-performance Ni-based superalloys. The primary objective is to comprehend and predict the directional elastic properties and microstructural behaviour of materials such as Inconel 718, Haynes 282, and Hastelloy X. Utilizing 2D Electron Backscatter Diffraction (EBSD) data, methods such as microstructure characterization in MTEX, Representative Volume Element (RVE) and Representative Area Element (RAE) generation in NEPER, detailed 3D microstructure representations are obtained.

The research employs both idealand real microstructures to advance knowledge about directional elasticity of polycrystals, stress, and strain distributions within heterogeneous and nonhomogeneous grain structures. The Computational Homogenization (CH) approach, implemented via ABAQUS, includes the Crystal Elasticity Finite Element (CEFE) method, essential for generating stiffness matrices and predicting directional elastic properties. Integrated methodologies facilitate a comprehensive analysis of isotropic and anisotropic behaviour, particularly within equiaxed, columnar, and combined (equiaxed and columnar) grain structures.

Through experimental validation, the key findings provide significant insights into the influence of different microstructures on mechanical properties, enhancing predictive capabilities and accuracy in AM material performance analysis. The simulation results emphasize the importance of accurate microstructure representation, considering both crystallographic texture and actual grain morphology. The appended publications support these findings, offering detailed discussions on virtual testing of ideal microstructure predictions and real microstructure representation. This work collectively demonstrates the potential of advanced PBF technologies in developing next-generation superalloys with tailored properties for high-stress industrial applications.