Slitiny Al-Mg-Er-Zr, vyznačující se svou vynikající pevností a tepelnou stabilitou, představují velmi slibné kandidátní materiály pro loďařský průmysl. Při použití vysoce účinných laserových svařovacích technik ke spojení tohoto materiálu však nespojené částice zpevňující Al3(Er,Zr) mají tendenci segregovat ve svarovém švu; současně se tvoří nespojité oblasti jemných rovnoosých zrn a sloupcových zrn, což má za následek snížení pevnosti spoje. K vyřešení problému segregace precipitátu a dosažení plně rovnoosé mikrostruktury svaru tato studie využívá techniku laserového svařování s příčně skenovaným, nastavitelným prstencovým bodem paprsku. Míchací akce v roztavené lázni vytlačuje nestavené částice Al3(Er,Zr) z tavné linie směrem ke středu svaru, zatímco rovnoměrnější rozložení teploty současně inhibuje sloupcovitý růst zrn. V konečném důsledku rovnoměrná distribuce částic Al3(Er,Zr), působící v synergii se zvýšeným podchlazením v roztavené lázni, účinně zjemňuje mikrostrukturu. Výsledné svarové spoje vykazují vynikající mechanické vlastnosti a dosahují pevnosti v tahu 389 ± 1 MPa-, což odpovídá 93,3 % pevnosti základního kovu.
Hlavní závěry: Pomocí technologie příčného{0}}skenování prstencového-bodového laserového svařování tato studie úspěšně dosáhla synergické regulace mikrostruktury a mechanické pevnosti spojů Al-6Mg-0,1Er-0,1Zr. Hlavní závěry jsou následující: (1) Při konvenčním laserovém svařování vede segregace nestavených částic Al3(Er,Zr) v nízkoteplotní zóně laminárního proudění – působící jako heterogenní nukleační místa – k vytvoření jemné rovnoosé zóny zrna ve svarovém švu; naopak nepřítomnost takových částic ve středu svaru má za následek vytvoření hrubé sloupcové struktury zrna.
(2) Použitím technologie skenovacího prstencového laserového bodu bylo dosaženo rovnoměrné distribuce částic Al3(Er,Zr) ve svarovém kovu. Prudký pohyb klíčové dírky podporoval proudění lázně taveniny, čímž se vytlačily oddělené částice směrem ke středu svaru. Kombinace rovnoměrné distribuce částic a rozšířené zóny podchlazování společně usnadnila zušlechťování svarového kovu do plně rovnoosé struktury zrna. (3) Optimální spoj, který těží z účinků zpevnění jemných zrn a precipitačního zpevnění, vykazoval vynikající mechanické vlastnosti a dosáhl pevnosti v tahu 389 ± 1 MPa-, což odpovídá 93,3 % pevnosti obecného kovu.
