钛合金与碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)的异质复合接头在航空航天和交通等领域具有广阔的应用前景。激光连接钛合金与CFRP具有效率高的优点，但整体连接强度较低。本文开展了表面变宽度网格微织构TC4与CFRP激光连接工艺以及连接界面强化机理的研究，研究结果显示：随着微织构宽度增大，CFRP在TC4表面的接触情况由不润湿变成润湿，当微织构宽度为0.2 mm时，接触角最小，为49.91°，此时的润湿性最好；表面微织构显著提高TC4表面对熔化CFRP的吸附能力，促进了界面的机械嵌合作用；接头的拉剪力最高可达2596 N，较未处理接头提高了约154%；接头的断裂形式除了界面断裂及内聚断裂外，还存在TC4表面氧化物的剥离，佐证了TC4与CFRP界面结合强度的提升；界面上还生成了新的化学键合。微织构能增加界面接触面积并实现表面改性，促进CFRP与TC4在高温下发生化学连接，从而进一步提高接头强度。

铝合金与轻质高强的碳纤增强尼龙66复合材料(CF/PA66)的高质量连接是实现轨道交通等领域结构轻量化的重要手段之一。然而，由于二者物化差异大，二者难以实现激光直接连接。为探究铝合金与CF/PA66激光直连工艺及其连接机理，以激光功率为变量，揭示了不同热输入下接头宏观形貌、CF/PA66熔化宽度及界面结合的变化规律，建立了激光功率与接头拉剪性能的联系。结果表明，随着激光功率的增加，CF/PA66熔宽增加，铝合金与CF/PA66的实际接触面积扩大，从而接头承载力提高。然而，热输入过高将会导致树脂分解，界面产生气孔，接头性能降低。接头拉剪力在激光功率为1100 W时达到最大值2571.6 N(拉剪强度为10.2 MPa)。能谱与X射线光电子衍射仪(XPS)的分析结果表明，铝合金与CF/PA66激光直连过程中界面产生了新的化学键“Al—O—C”及“Al—C”，二者因此形成了紧密的界面冶金结合，进而获得了高质量接头。

2060铝锂合金是新一代铝锂合金中具有更低密度及更高强度的典型代表。利用高功率光纤激光填充ER2319焊丝对2060铝锂合金进行了对接试验, 借助光学显微镜、扫描电镜、显微硬度测试、拉伸性能测试等手段研究了焊缝形貌和组织特征及焊缝的力学性能等。研究结果表明, 焊接稳定性在一定程度上影响焊缝的宏观成形, 在合理的焊接工艺下, 焊接功率P＝3 kW与填丝速度w＝3 m/min保持不变, 随着焊接速度的增加, 焊缝整体的晶粒尺寸呈现变小的趋势, 枝晶臂由繁多变得简单, 等轴枝晶的二次枝晶逐渐减少甚至消失; 焊缝的平均硬度达到95.7 HV, 抗拉强度达到了345 MPa,分别为母材2060合金的63.0%和65.1%; 焊缝的熔合线附近区域是接头的最薄弱环节, 拉伸断裂沿熔合线从焊缝的下部向上扩展, 断口表现为沿晶界的韧脆混合断裂, 焊缝下部的韧性优于焊缝的上部。

通过改变试样在热处理过程中的升温速率，研究了升温速率对激光立体成形（LSF）GH4169合金再结晶过程的影响，分析了升温速率对再结晶形核位置、再结晶晶粒长大速率和再结晶晶粒分布的影响。结果表明要使得试样发生再结晶则升温速率必须高于某一临界值，升温速率过低造成的材料内部残余应力消失会阻碍再结晶的发生；随升温速率的增加，再结晶形核位置从道间搭接区域逐渐转变为道间搭接区域和道内同时形核，有利于道间搭接区和道内再结晶晶粒尺寸差异的消除；在实验参数范围内，晶粒细化的速率随着升温速率的提高而增大。