高速激光焊的多种典型缺陷形成都与熔池流动有关，深入了解熔池流动行为有助于理解高速焊缺陷的形成机理。采用光纤激光进行高速焊接试验，分别研究在功率和热输入一定的条件下焊接速度对熔池流动行为的影响。采用高速摄像实时观察熔池表面的流动行为，通过Ti示踪元素考察熔池内部的流动行为。结果表明，焊接速度提高，熔池表面液态金属向熔池尾部流动的距离增加，熔池内部的中心部位液态金属向熔池底部和尾部流动的距离增加，熔池内部边缘处液态金属流动受焊接速度的影响较小。提高焊接速度，金属蒸气喷出方向与熔池表面的夹角减小，金属蒸气对小孔后沿冲击力的水平分量增大，导致熔池表面液态金属向熔池尾部流动的驱动力增大，流动距离因而增加。

由于母材含有大量气源，气孔是压铸镁合金激光焊最主要的问题。在不同的激光功率密度下，采用不同的热输入对压铸镁合金激光焊气孔形成规律进行了研究。在低激光功率密度（1.6×106 W/cm2以下）焊接时，随着热输入的升高气孔率持续升高；在高激光功率密度（3.2×106 W/cm2以上）焊接时，在一定热输入下气孔率出现极小值，由此增加或减少热输入都会造成气孔率的升高，但当热输入非常低时气孔率又出现降低的趋势，即不同激光功率密度下气孔率随焊接热输入的变化存在两种不同的规律。结合压铸镁合金母材中气源行为以及焊接热过程，对两种规律的形成原因进行了讨论和实验验证，研究发现获得低气孔率焊缝的关键是抑制压铸镁合金中原子氢的析出，使其以固溶形式继续存在于焊缝中。

采用聚焦光束重熔预涂单质Cr粉的方法对灰铸铁进行了表面改性处理,用SEM,EDS,X-ray等分析了合金化层的微观组织特点及其物相组成,用环块摩擦试验测试了合金化层的耐磨性能.试验结果表明,聚焦光束重熔Cr粉合金化层的耐磨性较灰铸铁基体明显提高,合金化层的耐磨性随着Cr粉预涂量的增加而提高,表面磨损机制由犁沟和划伤转变为表面塑性变形.其原因在于,随Cr粉预涂量的增加,合金化层微观组织中的富铁α-(Fe,Cr)+Cr7C3共晶体基底依次被富铁的α-(Fe,Cr)+Cr23C6共晶体和富铬的α-(Fe,Cr)铁素体取代.

采用Cr,Ni单质粉末及B,Si造渣剂以聚焦光束合金化方法在45#钢表面合成了奥氏体型表面层。借助扫描电镜(SEM),能谱仪(EDS),X射线等方法研究了合金化工艺对合金化层的成型、显微组织及物相组成的影响规律。试验结果表明,当合金化元素加入量一定时,合金化层的成型及其显微组织不仅取决于热输入量,还与造渣元素B,Si的加入量有关。为获得成型良好的合金化层,热输入量增加时必须提高造渣元素B,Si的加入量。采用低热输入合成的合金化层的显微组织由大量的γ(Fe,Ni)及少量的晶界α(Fe Cr)构成,而高热输入合成的合金化层中的γ(Fe,Ni)晶界为γ(Fe,Ni)＋Cr2B双相共晶。

研究了堆焊工艺和材料对镍基合金光束粉末堆焊质量的影响规律.为获得优质堆焊层,预涂层的宽度必须小于光斑直径,较大的预涂厚度会导致堆焊层与基材结合不良,厚度较小时,因过高的稀释率使堆焊层宏观硬度显著下降.采用多层焊和多道搭接工艺可获得大厚度、大面积堆焊层.堆焊层横向裂纹、焊道边缘气孔及层间未熔合是多层堆焊时易产生的缺陷.大面积堆焊时,焊趾位置会因选择性润湿而出现未搭接.合理控制堆焊线能量、对前道焊缝的清理以及堆焊过程中加强对熔池的保护,是获得大厚度、大面积堆焊层的关键.在镍基合金中加入与其相互润湿的金属陶瓷相(镍包WC),并控制其加入量可获得无缺陷的、更高硬度的复合堆焊层.

研制了适用于激光钎焊钛薄板的锡基钎料,并在氩气保护下进行了激光钎焊钛薄板角接缝试验,研究了工艺参数,包括钎料类型及其尺寸、激光输出功率、扫描速度和扫描宽度等对钎焊接头形成的影响。

在铸铁表面Fe-C-Si-B激光共晶合金化层上获得了许多表征非晶态的白亮层,其中最大的占整个熔池面积的80%以上。共晶基体外延生长层的突然中断是得到白亮层的首要条件。经透射电镜和高分辨率扫描电镜分析发现,白亮层由结构不同的三个亚层组成:表层为均匀的纳米晶,中部为非晶态,底层是不均匀的纳米晶。

在大功率激光焊接时，除了通常认为的稳定深熔焊和稳定热导焊外，作者发现在一定条件下还会出现第三种焊接过程-模式不稳定激光焊接，其基本特征是深熔焊和热导焊两种模式随机出现，熔深和熔宽相应地在大小两级跳变.综合研究了焦点位置、激光功率和焊接速度对激光焊接模式及焊缝成型的影响，得到了反映上述三种焊接过程的工艺参数范围的双U型激光焊接模式转变曲线。