Le leghe Al-Mg-Er-Zr, caratterizzate da resistenza e stabilità termica superiori, rappresentano materiali candidati altamente promettenti per l'industria della costruzione navale. Tuttavia, quando si utilizzano tecniche di saldatura laser ad alta-efficienza per unire questo materiale, le particelle di rinforzo Al₃(Er,Zr) non fuse tendono a segregarsi all'interno del cordone di saldatura; contemporaneamente si formano regioni discontinue di grani fini equiassici e grani colonnari, con conseguente riduzione della resistenza del giunto. Per affrontare il problema della segregazione dei precipitati e ottenere una microstruttura di saldatura completamente equiassiale, questo studio utilizza una tecnica di saldatura laser caratterizzata da un punto del fascio anulare regolabile a scansione trasversale. L'azione di agitazione all'interno del bagno di fusione sposta le particelle di Al₃(Er,Zr) non fuse dalla linea di fusione verso il centro di saldatura, mentre una distribuzione più uniforme della temperatura inibisce contemporaneamente la crescita colonnare del grano. In definitiva, la distribuzione uniforme delle particelle di Al₃(Er,Zr), agendo in sinergia con l'aumento del sottoraffreddamento all'interno del bagno fuso, affina efficacemente la microstruttura. I giunti saldati risultanti presentano eccellenti proprietà meccaniche, raggiungendo una resistenza alla trazione di 389 ± 1 MPa-equivalente al 93,3% della resistenza del metallo di base.
Conclusioni principali: attraverso l'applicazione della tecnologia di saldatura a punti laser a scansione trasversale-anulare-, questo studio ha ottenuto con successo la regolazione sinergica sia della microstruttura che della resistenza meccanica dei giunti Al-6Mg-0.1Er-0.1Zr. Le principali conclusioni sono le seguenti: (1) Nella saldatura laser convenzionale, la segregazione di particelle Al₃(Er,Zr) non fuse all'interno della zona di flusso laminare a bassa temperatura, che agiscono come siti di nucleazione eterogenei, porta alla formazione di una zona a grana fine equiassica all'interno del cordone di saldatura; al contrario, l'assenza di tali particelle al centro della saldatura determina la formazione di una struttura a grana colonnare grossolana.
(2) Attraverso l'applicazione della tecnologia di scansione del punto laser anulare, è stata ottenuta una distribuzione uniforme delle particelle di Al₃(Er,Zr) all'interno del metallo saldato. Il movimento vigoroso del buco della serratura ha favorito il flusso del bagno di fusione, spostando così le particelle segregate verso il centro della saldatura. La combinazione di una distribuzione uniforme delle particelle e di una zona di sottoraffreddamento ampliata ha facilitato collettivamente l'affinamento del metallo di saldatura in una struttura a grana completamente equiassica. (3) Beneficiando degli effetti del rafforzamento della grana fine-e del rafforzamento delle precipitazioni, il giunto ottimale ha mostrato eccellenti proprietà meccaniche, raggiungendo una resistenza alla trazione di 389 ± 1 MPa-equivalente al 93,3% della resistenza del metallo di base.
