Al-Mg-Er-Zr-Legierungen, die sich durch ihre überlegene Festigkeit und thermische Stabilität auszeichnen, stellen vielversprechende Kandidatenmaterialien für die Schiffbauindustrie dar. Wenn jedoch hocheffiziente Laserschweißtechniken zum Verbinden dieses Materials eingesetzt werden, neigen nicht geschmolzene Al₃(Er,Zr)-Verfestigungspartikel dazu, sich innerhalb der Schweißnaht zu entmischen; Gleichzeitig bilden sich diskontinuierliche Bereiche aus feinen gleichachsigen Körnern und säulenförmigen Körnern, was zu einer Verringerung der Verbindungsfestigkeit führt. Um das Problem der Ausscheidungsseigerung anzugehen und eine vollständig gleichachsige Schweißmikrostruktur zu erreichen, wird in dieser Studie eine Laserschweißtechnik mit einem quer abtastenden, einstellbaren ringförmigen Strahlfleck eingesetzt. Die Rührwirkung innerhalb des Schmelzbades verdrängt die nicht geschmolzenen Al₃(Er,Zr)-Partikel von der Schmelzlinie in Richtung der Schweißnahtmitte, während eine gleichmäßigere Temperaturverteilung gleichzeitig das säulenförmige Kornwachstum hemmt. Letztendlich verfeinert die gleichmäßige Verteilung der Al₃(Er,Zr)-Partikel, die in Synergie mit der erhöhten Unterkühlung innerhalb des Schmelzbades wirkt, die Mikrostruktur effektiv. Die resultierenden Schweißverbindungen weisen hervorragende mechanische Eigenschaften auf und erreichen eine Zugfestigkeit von 389 ± 1 MPa-, was 93,3 % der Festigkeit des Grundmetalls entspricht.
Hauptschlussfolgerungen: Durch die Anwendung der transversal abtastenden ringförmigen-Punktlaserschweißtechnologie gelang in dieser Studie erfolgreich die synergistische Regulierung sowohl der Mikrostruktur als auch der mechanischen Festigkeit von Al-6Mg-0,1Er-0,1Zr-Verbindungen. Die wichtigsten Schlussfolgerungen lauten wie folgt: (1) Beim konventionellen Laserschweißen führt die Entmischung von nicht geschmolzenen Al₃(Er,Zr)-Partikeln innerhalb der Zone der laminaren Niedertemperaturströmung, die als heterogene Keimbildungsstellen wirken, zur Bildung einer feinen gleichachsigen Kornzone innerhalb der Schweißnaht; Umgekehrt führt das Fehlen solcher Partikel in der Mitte der Schweißnaht zur Bildung einer groben säulenförmigen Kornstruktur.
(2) Durch die Anwendung der ringförmigen Laserpunkttechnologie wurde eine gleichmäßige Verteilung der Al₃(Er,Zr)-Partikel im Schweißgut erreicht. Die kräftige Bewegung des Schlüssellochs förderte den Schmelzbadfluss und verdrängte dadurch entmischte Partikel in Richtung der Mitte der Schweißnaht. Die Kombination aus gleichmäßiger Partikelverteilung und einer erweiterten Unterkühlungszone erleichterte insgesamt die Verfeinerung des Schweißguts zu einer vollständig gleichachsigen Kornstruktur. (3) Dank der Wirkung der Feinkornverfestigung und der Ausscheidungsverfestigung wies die optimale Verbindung hervorragende mechanische Eigenschaften auf und erreichte eine Zugfestigkeit von 389 ± 1 MPa-entspricht 93,3 % der Festigkeit des Grundmetalls.
