뛰어난 강도와 열 안정성을 특징으로 하는 Al-Mg-Er-Zr 합금은 조선 산업에서 매우 유망한 후보 소재입니다. 그러나 이 재료를 결합하기 위해 고{4}}효율성 레이저 용접 기술을 활용하는 경우 융합되지 않은 Al₃(Er,Zr) 강화 입자가 용접 이음새 내에서 분리되는 경향이 있습니다. 동시에 미세한 등축 결정립과 주상 결정립의 불연속 영역이 형성되어 결합 강도가 감소합니다. 석출물 분리 문제를 해결하고 완전히 등축 용접 미세 구조를 달성하기 위해 이 연구에서는 가로로 스캐닝되고 조정 가능한 환형 빔 스폿을 특징으로 하는 레이저 용접 기술을 사용합니다. 용융 풀 내의 교반 작용은 융합되지 않은 Al₃(Er,Zr) 입자를 융합 라인에서 용접 중심 방향으로 이동시키는 반면, 보다 균일한 온도 분포는 동시에 원주형 입자 성장을 억제합니다. 궁극적으로 Al₃(Er,Zr) 입자의 균일한 분포는 용융 풀 내 과냉각 증가와 시너지 효과를 발휘하여 미세 구조를 효과적으로 개선합니다. 그 결과 용접 조인트는 탁월한 기계적 특성을 나타내어 모재 강도의 93.3%에 해당하는 389 ± 1MPa-의 인장 강도를 달성합니다.
주요 결론: 본 연구는 횡방향 -스캐닝 환형-스폿 레이저 용접 기술을 적용하여 Al-6Mg-0.1Er-0.1Zr 접합의 미세 구조와 기계적 강도 모두의 시너지적 조절을 성공적으로 달성했습니다. 주요 결론은 다음과 같습니다. (1) 기존 레이저 용접에서 이질적인 핵 생성 지점으로 작용하는 저온 층류 영역 내에서 융합되지 않은 Al₃(Er,Zr) 입자가 분리되면 용접 이음새 내에 미세한 등축 결정립 영역이 형성됩니다. 반대로, 용접 중앙에 이러한 입자가 없으면 거친 원주형 입자 구조가 형성됩니다.
(2) 스캐닝 환형 레이저 스폿 기술을 적용하여 용접 금속 내 Al₃(Er,Zr) 입자의 균일한 분포를 달성했습니다. 열쇠 구멍의 활발한 움직임은 용융 풀의 흐름을 촉진하여 분리된 입자를 용접 중앙으로 이동시킵니다. 균일한 입자 분포와 확장된 과냉각 구역의 조합은 용접 금속을 완전히 등축인 입자 구조로 미세화하는 것을 전체적으로 촉진했습니다. (3) 미세-결정립 강화 및 석출 강화의 효과로 인해 최적의 접합부는 모재 강도의 93.3%에 해당하는 389 ± 1MPa-의 인장 강도를 달성하는 우수한 기계적 특성을 나타냈습니다.
