Al-Mg-Er-Zr-legeringen, gekenmerkt door hun superieure sterkte en thermische stabiliteit, vormen veelbelovende kandidaatmaterialen voor de scheepsbouwindustrie. Wanneer echter zeer efficiënte laserlastechnieken worden gebruikt om dit materiaal te verbinden, hebben niet-gesmolten Al₃(Er,Zr)-versterkende deeltjes de neiging zich in de lasnaad te scheiden; Tegelijkertijd vormen zich discontinue gebieden van fijne, gelijkassige korrels en kolomvormige korrels, wat resulteert in een vermindering van de gewrichtssterkte. Om het probleem van de segregatie van neerslag aan te pakken en een volledig gelijkassige lasmicrostructuur te bereiken, maakt dit onderzoek gebruik van een laserlastechniek met een transversaal scannende, verstelbare ringvormige bundelvlek. De roerwerking in het gesmolten bad verdringt de niet-gesmolten Al3(Er,Zr)-deeltjes van de smeltlijn naar het lascentrum, terwijl een meer uniforme temperatuurverdeling tegelijkertijd de kolomvormige korrelgroei remt. Uiteindelijk verfijnt de uniforme verdeling van Al₃(Er,Zr)-deeltjes, die in synergie werkt met de verhoogde onderkoeling in het gesmolten bad, de microstructuur effectief. De resulterende lasverbindingen vertonen uitstekende mechanische eigenschappen en bereiken een treksterkte van 389 ± 1 MPa-equivalent aan 93,3% van de sterkte van het basismetaal.
Belangrijkste conclusies: Door de toepassing van transversale-scannende ringvormige-puntlasertechnologie is met dit onderzoek met succes de synergetische regeling van zowel de microstructuur als de mechanische sterkte van Al-6Mg-0,1Er-0,1Zr-verbindingen bereikt. De belangrijkste conclusies zijn als volgt: (1) Bij conventioneel laserlassen leidt de segregatie van niet-gesmolten Al₃(Er,Zr)-deeltjes binnen de laminaire stromingszone bij lage temperatuur – die fungeert als heterogene kiemplaatsen – tot de vorming van een fijne, gelijkassige korrelzone binnen de lasnaad; omgekeerd resulteert de afwezigheid van dergelijke deeltjes in het midden van de las in de vorming van een grove kolomvormige korrelstructuur.
(2) Door de toepassing van scanning ringvormige laserpunttechnologie werd een uniforme verdeling van Al3(Er,Zr)-deeltjes in het lasmetaal bereikt. De krachtige beweging van het sleutelgat bevorderde de stroming van het smeltbad, waardoor gescheiden deeltjes naar het midden van de las werden verplaatst. De combinatie van een uniforme deeltjesverdeling en een uitgebreide onderkoelingszone vergemakkelijkten gezamenlijk de verfijning van het lasmetaal tot een volledig gelijkassige korrelstructuur. (3) Door te profiteren van de effecten van versterking van fijne korrels en versterking van neerslag, vertoonde de optimale verbinding uitstekende mechanische eigenschappen, waarbij een treksterkte van 389 ± 1 MPa- werd bereikt, wat overeenkomt met 93,3% van de sterkte van het basismetaal.
