采用超窄间隙激光焊对100 mm厚304奥氏体不锈钢进行了焊接试验,并研究了接头的显微组织和力学性能。结果表明,超窄间隙激光焊可以实现百毫米级及以上厚板的有效连接且焊缝的成形良好。接头的显微组织由奥氏体和少量铁素体组成,晶粒呈胞状和等轴状。接头的拉伸强度为658 MPa。拉伸断裂位于焊缝的胞状晶区,断裂形式为典型的延性断裂,断口形貌为细小均匀的韧窝和撕裂棱。焊缝组织中等轴晶区的显微硬度大于胞状晶区。

利用激光焊工艺焊接了IC10单晶高温合金，分析了焊接速度对接头焊缝成形、横截面形貌以及显微组织的影响。结果表明，随着焊接速度的减小，焊缝的表面和背面宽度增大。不同焊接速度下焊缝的横截面均呈典型的“酒杯”状。焊缝主要由细晶区和胞状晶以及柱状晶组成。不同焊接速度下的焊缝中均存在沿晶界扩展的焊接裂纹。接头中晶粒的生长方向趋于一致，从而增大了接头裂纹的敏感性。

采用高速摄像仪和多通道光谱仪对CO2激光深熔焊接过程中的光致等离子体进行了实时观测和分析, 在局域热力学平衡(LTE)条件下, 利用多谱线斜线法计算了等离子体的温度, 并定量的研究了稳定的激光深熔焊接过程中等离子体的时间特性, 并分析了等离子体的振荡特性与焊接稳定性的关系及其对焊缝成形的影响。研究表明, 在稳定的激光深熔焊接过程中, 光致等离子体成一定频率振荡, 上下起伏的振荡频率和尺寸大小波动的频率大致相符, 其频率基本和焊缝表面鱼鳞纹条纹的生成频率一致。而在激光深熔焊接过程的不稳定阶段, 对应的焊缝表面鱼鳞纹的生成频率和等离子体的振荡频率差异很大。

针对大型飞机高强铝合金壁板激光焊接T 型接头结构的角变形缺陷，提出了一种在蒙皮背部添加辅助热源的方法，有效地控制了角变形的产生。并基于有限元软件ABAQUS，开发了一种适用于这种焊接方法的焊接模型，同时考虑材料非线性、几何非线性和移动热源的热-弹-塑性有限元计算方法来模拟焊接过程中的热-力学耦合行为，分析焊接过程中的温度场、残余应力和焊接变形。同时，采用实验方法测量了加入辅助热源前后焊接接头的变形。结果表明，数值计算所得到的挠曲变形、角变形与实验测量结果十分吻合，验证了所开发的有限元计算方法的有效性。

采用光纤激光器, 不添加任何填充材料, 对6.0 mm厚5083铝合金和3.5 mm厚低碳钢板材进行激光深熔对接工艺试验, 研究激光偏移量对接头焊缝成形的影响。利用光学显微镜、扫描电镜、显微硬度仪、拉伸试验机等研究接头界面的微观组织、显微硬度和抗拉强度。结果表明, 激光束偏移量Δd由0.3～0.7 mm变化时, 界面金属间化合物从21.0 μm逐渐减小到4.1 μm; 当激光偏移量为0.7 mm和0.3 mm时, 接头界面层的平均硬度分别为765.4 HV和671.3 HV。当激光偏移量为0.6 mm时, 接头抗拉强度强度最高, 平均抗拉强度为107 MPa, 达铝母材的60%。

对5083铝合金和E36钢板异种合金接头进行激光深熔焊搭接实验, 焊接过程中填充Ni、Zn、Sn不同合金粉末。利用金相显微镜、扫描电镜及能谱等微观分析方法, 研究添加不同元素粉末对钢/铝激光深熔焊焊缝成形及界面组织的影响。研究结果表明, 填充粉末的加入改善了界面金属间化合物的形貌, 降低了Fe-Al金属间化合物的厚度, 改善了接头界面金属间化合物层的塑韧性。

2198-T851铝锂合金是一种密度低、比强度高、耐腐性能和低温性能良好的新型高强铝锂合金。采用6 kW光纤激光器对1.8 mm厚的2198-T851铝锂合金薄板进行对接焊。研究填充Al-Cu系2319焊丝时焊接工艺参数对焊缝成形与焊接热裂纹的影响，观察裂纹形貌，测试接头显微硬度与力学性能，并观察分析断口形貌。结果表明，激光焊接2198铝锂合金填充2319铝铜焊丝时，在合适的激光功率、焊接速度和送丝速度条件下，可获得成形良好、无热裂纹的焊缝，接头抗拉强度272 MPa，伸延率1.6%，断裂发生在焊缝区，呈现韧性断裂特征。

2060-T8铝锂合金是具有低密度、高比强度，及良好低温性能的新型轻量化航空材料。采用光纤激光器并填充5087（Al-Mg-Zr）焊丝焊接2 mm厚2060-T8铝锂合金，研究了工艺参数对焊接接头热裂纹敏感性的影响，分析了焊接接头的显微组织及力学性能。研究结果表明，结晶裂纹敏感性随激光功率和焊接速度的增加而增加，随送丝速度的增加而降低。在激光功率为3 kW、焊接速度和送丝速度为3 m/min的工艺参数下接头成形良好，无焊接裂纹，焊接接头的平均抗拉强度为309 MPa，断裂发生在焊缝区。同焊缝上部及下部相比，焊缝腰部熔合线附近细晶区等轴晶数量较多且柱状晶明显细化，这与熔池流动机制与边界层厚度有关。

针对1 mm厚TC4钛合金薄板进行光纤激光-钨极惰性气体保护焊(TIG)电弧复合焊接试验，研究了激光功率、电弧电流、热源间距、保护气成分等工艺参数对焊缝成形的影响，同时分析了焊接接头的显微组织及力学性能。研究结果表明：随着电弧电流增加、主保护气中He气比例升高，焊缝的熔化量逐渐增加；随着激光功率和两热源间距的增加，焊缝熔化量呈波动性变化。焊缝咬边程度和复合热源的热输入有关，输入的能量越大越集中，焊缝咬边深度越小。焊接保护效果主要由电弧输入的热量决定，输入的热量越大，保护效果越差。在优化的工艺参数下，复合焊接的接头抗拉强度高于母材，延伸率低于母材，这与焊缝中马氏体组织的分布有关，拉伸断裂位于母材。

采用CO2激光焊接2 mm厚Mg-9.8Li-2.9Al-Zn合金，通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)系统研究焊接接头成形、气孔裂纹缺陷、显微组织演变，并采用显微硬度测量和纵向拉伸测试焊接件的室温力学性能。结果表明,激光快速加热焊缝组织明显细化，α-Mg相增多且由母材的粗大组织转变为细针状组织，亚稳定的MgLi2Al相分解为稳定的AlLi相。焊缝的显微硬度（约105 HV）高于母材的显微硬度（约85 HV），对焊接件纵向拉伸断裂于母材，断裂后屈服强度Rp0.2为172 MPa，伸长率约为24%。