为探究断层构造作用对煤化学结构特征和微晶结构特征的影响, 采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线衍射（XRD）分析, 对红庆梁矿和段王矿的原生煤及断层构造煤进行分析。 结果表明, 受断层构造作用影响, 红庆梁、 段王断层构造煤中苯环二取代、 苯环四取代的含量明显大于原生煤, 苯环三取代和苯环五取代的含量低于原生煤, 断层构造煤中C-O-C伸缩振动、 -CH2反对称弯曲振动、 -CH3、 -CH2和芳环-OH含量均多于原生煤, 断层构造煤中醚C-O振动、 芳烃CC、 -CH和OH-π含量低于原生煤。 红庆梁、 段王断层构造煤的芳碳率fa是原生煤的1.01和1.03倍, 芳环缩合度DOC是原生煤的1.01倍和3.7倍, CH2/CH3值是原生煤样的0.933倍和0.94倍, 芳香度I分别是原生煤样的1.01倍和1.34倍。 说明断层构造作用促使官能团和脂肪链脱落, 增加煤的缩聚程度, 降低煤中脂肪侧链的长度, 增大芳香结构含量。 XRD测试结果表明, 原生煤和断层构造煤具有相近的矿物组分, 断层构造作用未对煤中矿物组分的类型产生明显的改变。 在2θ=26°附近存在特征(002)带, 表明存在少量的层状石墨结构, 然而在2θ=45°附近并没有清楚地显示(100)带, 说明煤中石墨结构的基面生长水平较低。 红庆梁、 段王断层构造煤的晶间间距d002值与原生煤相比变化很小, 微晶堆积高度Lc值分别是原生煤的0.904 5倍和0.902 7倍, 芳香度fa-XRD值分别是原生煤的1.143 9倍和1.066 9倍, 晶体堆叠平均层数Nave值分别是原生煤的0.909 45倍和0.923 56倍。 断层构造作用减小煤的芳香层片堆砌度, 增大煤的芳香度, 减少了煤微晶结构单元的堆叠层数, 说明断层构造促进煤中非芳香化合物向芳香化合物的转化。 断层构造煤的芳香度、 成熟度更高, 断层构造煤的燃烧反应性弱于原生煤。

采用AlCu焊丝对铝/钢异种金属进行激光-CMT复合熔钎焊试验，系统研究复合焊接工艺参数对焊缝成形的影响规律，分析接头的硬度分布、微观结构及拉伸性能。研究结果表明：提高激光功率、增大送丝速度或降低焊接速度均可以提高铝在钢侧的润湿铺展效果，获得了优化的复合焊接工艺参数：激光功率2 100 W、送丝速度4.0 m/min和焊接速度1.0 m/min。铝/钢界面金属间化合物呈现双层结构，靠近钢侧为板条状，靠近铝侧为针尖状，在最佳复合焊接工艺参数下的金属间化合物层厚度约为2.1 μm，相组成为Fe4Al13、Fe2Al5、FeAl3和Al2Cu。接头的平均抗拉强度约为164.9 MPa，可以达到铝合金母材的67.3%，断裂方式为穿晶断裂和沿晶断裂的混合断裂模式。

铝合金具有密度低、比强度高、耐蚀性强和成型性好等优点, 已经成为高速列车车体轻量化制造的主要材料。激光-MIG复合焊接热输入低、焊接速度快、工艺稳定性高, 是高速列车铝合金车体低变形、高效率、高质量焊接的理想技术。针对高速列车用6 mm厚6082-T6铝合金开展激光-MIG复合焊接工艺特性研究, 系统研究复合焊接工艺参数对焊缝成形及内部气孔缺陷的影响规律, 分析接头的组织特征、硬度分布及力学性能。研究结果表明: 在获得全熔透接头条件下, 激光功率在较大的变化范围内均可获得无气孔缺陷的焊缝; MIG电流显著影响气孔缺陷的分布位置, 当MIG电流大于150 A时气孔缺陷主要分布在焊缝的熔合线附近; 气孔缺陷的含量及尺寸随着焊接速度的增加而显著增加; 热源间距为3 mm左右、保护气流量小于25 L·min-1时均有利于降低气孔缺陷含量。焊缝组织由等轴晶区、柱状晶区、半熔化区和过时效区组成, 电弧作用区的半熔化区和过时效区宽度均大于激光作用区。接头热影响区存在两处明显的软化区域, 分别位于熔合线附近和远离熔合线2~4 mm的区域。接头的平均抗拉强度为255.1 MPa, 达母材的82.3%, 试件断裂于热影响区, 断裂扩展路径基本与熔合线一致, 整体呈现韧性断裂特征。

主要研究了激光增材制造GH4099合金在不同热处理状态下的显微组织与室温拉伸性能。研究结果表明：沉积态试样的显微组织主要由外延生长的柱状晶组成, 沉积态试样经过1120 ℃的固溶处理后发生了明显的再结晶, 柱状晶内部的枝晶形貌消失, 转变为细小的等轴晶组织, 而且在等轴晶内部存在许多孪晶界; 与固溶态试样相比, 时效处理后的组织没有明显差异, 显微组织仍然由细小的等轴晶组成, 晶粒没有长大, γ基体上有明显的γ′相弥散析出; 对比3种状态下的室温拉伸性能可以发现, 固溶态试样的强度最低, 塑性最高, 而固溶-时效态试样的室温力学性能最好, 呈现出较高的强度和塑性。这主要是因为高温固溶过程中发生了完全再结晶, 试样内部的位错密度有所降低, 而且没有γ′相的析出强化, 而在时效过程中, γ′相充分析出阻碍了位错运动。

气孔缺陷是铝合金T型接头双侧激光焊接面临的主要问题, 基于其工艺特点, 文中系统研究了表面处理状态、光束入射角度、焊接速度、热输入和光束间距对气孔缺陷的影响规律。研究结果表明: 铝合金表面保留一定厚度的纯铝包覆层才能最大程度地降低气孔缺陷; 采用较大的光束入射角度和较高的焊接速度可以有效降低气孔缺陷, 主要原因是小孔上方金属流动趋势由对流变为流向小孔内部更有利于气泡的逃逸; 降低焊接热输入和增加光束间距均不利于降低气孔缺陷, 造成小孔形状和贯通性改变并引起熔池流动行为的改变是其本质原因, 保证双侧小孔对称和贯通才能利于气泡逸出并降低气孔缺陷。

针对国产大型客机机身壁板双侧激光同步焊接的铝合金T型接头，系统研究了接头组织特征及力学性能。试验结果表明：从焊缝中心到母材依次存在等轴晶区、柱状晶区、部分熔化区、过热区和母材区5个特征区域，蒙皮侧热影响区是接头最薄弱环节；接头拉伸强度取决于焊缝熔深，平均横向与轴向拉伸强度分别为母材的87.8%和53.1%，试件均起裂于蒙皮焊趾处，断口分别表现为韧性断裂和脆性断裂；平均纵向拉伸强度为母材的90.8%，平均延伸率约为8.4%，断口韧窝小而浅，呈现出韧性与脆性混合断裂特征，熔合线附近焊缝存在撕裂痕迹；疲劳失效首先发生于蒙皮焊趾处并最终断裂于蒙皮，条件疲劳强度约为80.7 MPa；焊趾处断口表现出韧性和脆性混合断裂特征，蒙皮位置呈现脆性断裂特征。

以国产大型客机机身壁板铝合金T型接头双侧激光同步焊接技术的开发为背景，系统地研究了焊接工艺参数与光束姿态对焊缝成形质量的影响，初步探讨了接头的微观组织特征。试验结果表明：采用双侧激光同步焊接方法可以实现机身壁板T型接头的焊接，获得了成形质量良好的接头。激光功率和焊接速度的匹配应使热输入控制在25～35 J/mm之间，同时应匹配合理的送丝速度以保证焊缝表面平滑过渡；在满足熔深及熔合面积要求的前提下，应采用较小的光束入射角度以降低热输入对蒙皮背部的热影响；当光束入射位置偏移桁条0.2 mm左右时，焊缝角度为45°～50°，同时T型接头的拉伸强度达到最大值；必须严格控制光束间距实现双侧熔池相互贯通以保证双侧焊缝对称和提高力学性能。T型接头微观组织存在等轴晶区、柱状晶区、部分熔化区、过热区和母材区等5个特征区域，部分熔化区随着远离焊缝中心越来越窄且蒙皮侧较桁条侧明显。

针对国产大型客机6056/6156铝合金机身壁板T型接头双侧激光同步焊接的表面成形缺陷，从焊缝成形、微观组织、接头性能等方面对焊接缺陷的补焊工艺进行系统研究。结果表明：采用双侧填丝补焊方法能够有效消除焊缝原始缺陷获得成形良好的接头；补焊焊缝中心的等轴晶粒明显细化，热影响区弥散分布的第二相粒子有所减少，接头软化现象更为明显；补焊接头平均横向和轴向拉伸强度分别为323.9 MPa和183.5 MPa，为原始接头的95.8%和89.8%；轴向拉伸断口表现为脆性与韧性混合断裂，横向拉伸断口呈现脆性断裂特征。

以 2 mm厚 6056铝合金为试验材料, 采用激光双侧填丝焊接方法进行铝合金 T型接头焊接工艺试验, 主要研究了光束入射角度、光束入射位置、送丝速度与焊接速度等工艺参数对焊缝成形的影响; 分析了 T型接头焊缝的显微组织特征与拉伸性能。试验结果表明: 光束入射角度过大时, 两侧焊缝重合面积较小且蒙皮热变形较大; 当光束入射位置偏移立筋 0.2～0.3 mm时可以显著改善蒙皮背部的热变形。焊缝中心组织与两侧无明显差别, 均为细小的等轴晶。焊缝熔深是 T型接头拉伸载荷的重要影响因素, 接头起裂于蒙皮焊趾处, 断裂于焊缝与母材金属之间的熔合区。