Al-Mg-Er-Zr-lejeeringit, joille on ominaista erinomainen lujuus ja lämpöstabiilisuus, ovat erittäin lupaavia ehdokasmateriaaleja laivanrakennusteollisuudelle. Kuitenkin käytettäessä korkean -tehokkuuden laserhitsaustekniikoita tämän materiaalin liittämiseen, sulautumattomilla Al₃(Er,Zr)-vahvistushiukkasilla on taipumus erottua hitsaussauman sisällä; samanaikaisesti muodostuu epäjatkuvia alueita hienoista tasaakselisista rakeista ja pylväsmäisistä rakeista, mikä johtaa liitoksen lujuuden heikkenemiseen. Tässä tutkimuksessa käytetään saostuman erottumiseen liittyvää ongelmaa ja täysin tasaakselisen hitsin mikrorakenteen saavuttamiseksi laserhitsaustekniikkaa, jossa on poikittain skannaava, säädettävä rengasmainen sädepiste. Sekoitustoiminta sulassa altaassa syrjäyttää sulamattomat Al3(Er,Zr)-hiukkaset sulatuslinjasta kohti hitsin keskustaa, kun taas tasaisempi lämpötilajakauma estää samanaikaisesti pylväsmäistä rakeiden kasvua. Lopulta Al3(Er,Zr)-hiukkasten tasainen jakautuminen, joka toimii synergiassa sulan altaan lisääntyneen alijäähdytyksen kanssa, jalostaa tehokkaasti mikrorakennetta. Tuloksena olevilla hitsausliitoksilla on erinomaiset mekaaniset ominaisuudet, ja niiden vetolujuus on 389 ± 1 MPa{11}}, mikä vastaa 93,3 % perusmetallin lujuudesta.
Tärkeimmät johtopäätökset: Käyttämällä poikittais-pyyhkäisevää rengasmaista-pistelaserhitsaustekniikkaa, tässä tutkimuksessa saavutettiin onnistuneesti sekä mikrorakenteen että Al{7}}6Mg-0,1Er-0,1Zr-liitosten mekaanisen lujuuden synergistinen säätely. Tärkeimmät johtopäätökset ovat seuraavat: (1) Perinteisessä laserhitsauksessa sulautumattomien Al3(Er,Zr)-hiukkasten erottuminen matalan lämpötilan laminaarisessa virtausvyöhykkeessä, joka toimii heterogeenisina ydintymiskohtina, johtaa hienon tasaakselisen raevyöhykkeen muodostumiseen hitsaussaumassa; päinvastoin, tällaisten hiukkasten puuttuminen hitsin keskellä johtaa karkean pylväsmäisen raerakenteen muodostumiseen.
(2) Pyyhkäisevän rengasmaisen laserpisteteknologian avulla saavutettiin Al3(Er,Zr)-hiukkasten tasainen jakautuminen hitsimetallin sisällä. Avaimenreiän voimakas liike edisti sulatusaltaan virtausta, jolloin se syrjäytti erottuneita hiukkasia kohti hitsin keskustaa. Tasaisen hiukkasjakauman ja laajennetun alijäähdytysvyöhykkeen yhdistelmä helpotti yhdessä hitsimetallin jalostumista täysin tasaakseliseksi raerakenteeksi. (3) Optimaalisella liitoksella oli erinomaiset mekaaniset ominaisuudet, sillä se hyötyi hienorakeisen-vahvistuksen ja saostusvahvistuksen vaikutuksista, ja sen vetolujuus oli 389 ± 1 MPa-, mikä vastaa 93,3 % perusmetallin lujuudesta.
