为模拟钢轨缺口、裂纹缺陷修复，在U75V钢轨母材上开设U形坡口进行激光填丝焊接修复，获得的优化修复工艺参数为：激光功率P=5 000 W，焊接速度500 mm/min，送丝速度200 cm/min，离焦量+20 mm，Z轴抬升0.75 mm/道。焊后的焊缝热影响区存在针状马氏体组织，再经过600 ℃保温1 h的高温回火处理后，针状马氏体转变为回火索氏体组织，回火后焊缝抗拉强度及硬度与母材接近，摩擦因数略高于母材，但仍满足实际工况要求。

以10 mm的Q345B钢板作为实验材料，采用激光-MAG复合焊接技术，通过调整焊接电流，送丝速度，焊接速度，光丝间距等复合焊接参数，探索Y型坡口高速打底焊的可行性及相关工艺适应性研究。实验过程中借助高速摄像和电压电流采集器，分析焊接电弧和熔滴过渡的行为特征。结果表明，激光-MAG复合焊能实现最大6 mm钝边以及最小角度为35°坡口的高速打底焊，焊速为1 m/min，对间隙和错边的适应性较好，激光与电弧电流的匹配对焊接稳定性有很大的影响。

激光与等离子电弧作为两种高能束热源进行复合焊接，相比于单独激光焊能够达到更大的熔深和更高的焊速，分别采用2 mm和4 mm厚度的304不锈钢板为母材进行平板焊和对接焊，观察焊缝成型与不同激光功率下的等离子体形态，研究在2 mm的平板高速焊中，在保证单面焊双面成型的前提下，不同激光功率的最佳电流匹配范围，及4 mm厚度不锈钢在对接焊中对于间隙与错边的适应性。试验表明，在保证单面焊双面成型与最低1 000 mm/min焊速的前提下，激光功率越大所匹配的电流范围越宽，越能达到更高的焊速。激光-等离子电弧复合焊在平板对接焊中，对于间隙与错边具有良好的适应性，最大适应间隙为0.5 mm，最大适应错边为1.5 mm。

采用激光-MAG复合焊接10 mm厚的Q345B钢板, 利用多元线性回归的方法分析得到了激光功率、MAG电流、离焦量和焊接速度对焊缝熔深及熔宽的影响。利用MATLAB算法优化该模型并得到了最优的焊接工艺参数组合。实验结果表明, 当激光功率为3 kW、电流为320 A、离焦量为-2 mm、焊接速度为8.3 mm/s时, 焊缝的熔深熔宽比达到最大, 验证所求的结果与实际值相差不超过5%, 该数学模型可以有效的预测焊接质量。

对薄板不锈钢进行激光深熔TIG复合焊接的工艺研究, 保证焊缝成型良好的条件下, 探索能达到的最大焊接速度, 并针对实际焊接生产中组对精度差的问题, 开展了激光深熔TIG复合焊接技术对组对间隙和错边量的工艺适应性研究, 借助高速摄像观察焊接电弧形态分析激光与电弧的相关作用。实验结果表明, 激光功率3.5 kW, 焊接电流150 A, 2 mm的不锈钢在5 m/min的焊速下能得到良好的焊缝; 激光功率4.0 kW, 焊接电流150 A, 4 mm的不锈钢在2 m/min的焊速下能的到良好的焊缝。激光电弧复合焊接薄板不锈钢错边适应性良好。

激光深熔TIG复合焊是一种新的高效自动焊接方法, 相比传统TIG焊接, 能够有效增大焊接熔深, 提高焊接效率。以6 mm厚度的Q345B钢板作为母材, 进行复合热源高速单面焊双面成型和打底焊工艺研究, 以及对间隙和错边的适应性, 并对其焊接接头的力学性能进行测试。结果表明, 相较于单独深熔TIG焊, 复合焊的焊接速度有了大幅提高, 最高速度为1 000 mm/min, 焊缝成型更加美观; 复合焊在组对间隙和错变量上有一定的容忍度, 最大容忍度组合为1 mm间隙＋1 mm错边; 在中厚板的打底焊中也能很好的实现单面焊双面成型, 焊接接头满足拉伸强度要求。

采用4 kW的光纤激光和MAG电弧复合焊接10 mm厚的Q345B钢, 研究工艺参数对焊缝气孔的影响, 如光丝间距、焊接电流、激光功率, 激光前后位置以及给激光单加保护气等; 观察和分析焊缝气孔的成形原因。结果表明, 焊缝气孔的存在影响因素复杂, 合理匹配的工艺参数能使气泡有时间和空间逃逸从而避免焊接气孔的存在; 光丝间距、焊接电流和激光功率等参数之间的匹配关系对焊缝气孔的产生有重要影响, 当激光功率为恒定值3.5 kW时, 焊接电流295 A, 光丝间距2 mm的焊缝无焊接气孔出现, 若拉大光丝间距, 焊接电流可以适当增大; 激光在后焊接熔深较大, 但对气孔的抑制作用不明显。

采用激光选区熔化(SLM)技术, 使用北京隆源自动成型系统有限公司生产的AFS-M260金属快速成型机成功制备了Ti6Al4V(TC4)钛合金试件。为了研究不同激光功率和扫描速度对SLM成形TC4钛合金机械性能和显微组织的影响规律, 利用扫描电子显微镜、万能拉伸试验机、Nikon ECLIPSE MA200金相显微镜等测试手段对SLM成形钛合金试件的断口形貌、显微组织及综合力学性能进行分析, 结果表明, 在合适工艺参数(P＝300 W, v＝1.5 m/s)条件下, 成形试件的拉伸强度可达到1 227.13 MPa, 伸长率至8.2%。严格控制成形气氛中杂质元素和氧含量有利于减少成形试件内部缺陷, 提高机械性能。由于SLM成形过程中, 显微组织不可避免会生成未熔合、小气孔等杂质相, 造成塑性性能不高, 为了进一步改善试件的塑性, 采用SX-5-12型箱式热处理炉对试件进行热处理对比分析。实验表明, 普通退火处理和再结晶退火处理方法都有利于改善材料的塑性性能, 采用再结晶退火方法可以将伸长率提高19.6%, 但拉伸强度被不同程度的削弱, 而简单的固溶时效方法不能提高试样的伸长率, 且强度略有下降。因此, 采用再结晶退火+固溶时效的热处理方式, 可以同时获得优良的合金强度和塑性性能, 但对时效温度和固溶冷却速度还需要进一步研究。

针对304 不锈钢薄板进行连续激光搭接焊工艺试验，研究工艺参数对焊缝成形及焊缝性能的影响规律。结果表明：随着激光功率增加，焊缝结合面宽度及背宽、接头拉伸剪切力均有所增加；随着焊接速度的增加，焊缝结合面宽度及背宽、接头拉伸剪切力均有所降低；而在保证焊缝成形的前提下，离焦量的变化对焊缝成形质量影响较小；叠层间隙在0.6 mm 以内时，均可实现单面焊双面成形；激光焊接焊缝中心区组织为细小的等轴晶，焊缝区和母材交界处为细小的柱状晶组织，热影响区不明显。