Al-Mg-Er-Zr alloys, characterized by their superior strength and thermal stability, represent highly promising candidate materials for the shipbuilding industry. However, when utilizing high-efficiency laser welding techniques to join this material, unfused Al₃(Er,Zr) strengthening particles tend to segregate within the weld seam; concurrently, discontinuous regions of fine equiaxed grains and columnar grains form, resulting in a reduction in joint strength. To address the issue of precipitate segregation and achieve a fully equiaxed weld microstructure, this study employs a laser welding technique featuring a transversely scanning, adjustable annular beam spot. The stirring action within the molten pool displaces the unfused Al₃(Er,Zr) particles from the fusion line toward the weld center, while a more uniform temperature distribution simultaneously inhibits columnar grain growth. Ultimately, the uniform distribution of Al₃(Er,Zr) particles, acting in synergy with the increased undercooling within the molten pool, effectively refines the microstructure. The resulting welded joints exhibit excellent mechanical properties, achieving a tensile strength of 389 ± 1 MPa-equivalent to 93.3% of the base metal's strength.
Conclusiones principales: Mediante la aplicación de tecnología de soldadura láser por puntos-anular-de escaneo transversal, este estudio logró con éxito la regulación sinérgica tanto de la microestructura como de la resistencia mecánica de las juntas de Al-6Mg-0,1Er-0,1Zr. Las principales conclusiones son las siguientes: (1) En la soldadura láser convencional, la segregación de partículas de Al₃(Er,Zr) no fundidas dentro de la zona de flujo laminar de baja temperatura, que actúan como sitios de nucleación heterogéneos, conduce a la formación de una zona de grano fino equiaxial dentro de la costura de soldadura; por el contrario, la ausencia de tales partículas en el centro de la soldadura da como resultado la formación de una estructura de grano columnar grueso.
(2) Mediante la aplicación de la tecnología de escaneo de puntos láser anulares, se logró una distribución uniforme de partículas de Al₃(Er,Zr) dentro del metal de soldadura. El movimiento vigoroso del ojo de cerradura promovió el flujo del baño de fusión, desplazando así las partículas segregadas hacia el centro de la soldadura. La combinación de una distribución uniforme de partículas y una zona de subenfriamiento expandida facilitó colectivamente el refinamiento del metal de soldadura en una estructura de grano completamente equiaxial. (3) Beneficiándose de los efectos del fortalecimiento de grano fino-y del fortalecimiento por precipitación, la unión óptima exhibió excelentes propiedades mecánicas, logrando una resistencia a la tracción de 389 ± 1 MPa-equivalente al 93,3 % de la resistencia del metal base.
