发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路，是应对气候变化、推动绿色发展的战略举措。近年来，作为新能源汽车制造的重要结构材料，车用铝合金性能的不断提升给后续的焊接加工带来了全新的挑战。与传统弧焊热源相比，激光-电弧复合热源具有诸多优势，为抑制铝合金焊接缺陷并提升焊接接头系数提供了新途径。较为全面地总结了近年来国内外学者在铝合金焊接缺陷（如软化、气孔）等形成及调控方面的研究进展，分析了现有研究工作中存在的问题并给出了激光-电弧复合焊接铝合金未来的研究方向，旨在为后续研究及应用提供参考。

针对铝合金激光-CMT(cold metal transfer )复合焊焊缝性能不足的难点,采用两种不同Si含量焊丝(Al-Si5和Al-Si10焊丝)对铝合金进行激光-CMT复合焊,研究焊丝中Si含量对焊接接头焊缝组织、晶粒尺寸及力学性能的影响规律。研究结果表明,高Si焊缝因焊丝中Si含量升高,焊缝中固溶元素Si含量升高,约是低Si焊缝的1.7倍,为0.60%。虽然高Si焊缝的导热率有所降低,焊缝凝固速度降低导致焊缝晶粒(尺寸约为104 μm)明显粗化,但经强度模型计算可知,焊缝中固溶元素Si含量升高所带来的固溶强化作用远高于晶粒粗化所带来的负面影响。因此,高Si焊缝平均硬度高达(69.7±2.0)HV,焊缝强度明显提高,相比于低Si焊缝,屈服强度和抗拉强度分别提高了8.6%和14.1%,分别达到了150 MPa和235 MPa。

利用脉冲激光器对直径为400 μm的镍钛合金及铜丝进行激光焊接,通过设计不同的激光束偏移量对镍钛/铜异种激光焊缝形貌、显微组织、显微硬度及拉伸性能进行研究。结果表明,当激光束的入射位置由镍钛合金向铜一侧偏移时,镍钛/铜异种激光焊缝的尺寸逐渐减小,且焊缝内的元素分布由均匀分布转变为局部偏析;当激光束位于镍钛侧50 μm和中心线时,焊缝内的显微组织均为树枝状凝固组织;当激光束位于铜侧50 μm和100 μm时,焊缝由树枝晶、胞状晶和层状组织的混合组织构成。焊缝的平均硬度随着激光束位置的偏移而逐渐降低,当激光束偏移至铜一侧时,富Ni-Ti区域出现局部高硬度的现象。当激光束偏移至铜一侧100 μm时,焊缝内微裂纹的存在导致拉伸断裂在此处发生,且强度较铜母材显著下降。

利用IPG YLS-6000型光纤激光器和摆动焊接头对Q235钢进行了线性焊接和摆动焊接试验,对比分析了两种焊接接头的显微组织及力学性能。结果表明:激光束摆动焊接较线性焊接可显著增加焊缝宽度(1.34 mm→1.60 mm);两种焊接接头各微区的显微组织相同,焊缝组织为板条马氏体、板条贝氏体和晶界铁素体,热影响区的完全奥氏体化区主要为铁素体和板条马氏体,不完全奥氏体化区则为晶粒尺寸不均匀的铁素体和珠光体;摆动焊接接头的整体硬度高于母材,焊缝纵向抗拉强度约为母材的1.74倍,延伸率仅为母材的66.7%,冲击韧度可达母材的90%左右,与线性焊接接头具有相同的力学性能。摆动焊接可以有效降低激光焊接对组对间隙的要求,且对焊接接头的硬度、强度和韧性无不利影响。

利用IPG YLS-6000光纤激光器对厚度为1.6 mm的QP1180高强钢进行激光焊接,研究了不同热输入(14~36 J/mm)对激光焊接接头组织及性能的影响。研究结果表明,热输入值达到21 J/mm及以上时可获得全熔透焊接接头,且随着热输入值的增加,熔宽逐渐增大。焊接接头存在软化区,但软化程度较低(≤10.1%)。焊接接头软化区受两侧强化相的约束,导致完全熔透焊接接头拉伸后断裂在母材处,强度与母材相当。杯突试验中,热输值入为21~36 J/mm时,焊接试样开裂位置垂直于焊缝失效,三种全熔透焊接接头的杯突值均达到了母材的70%。激光焊接热输入值控制在21~36 J/mm,可保证全熔透焊缝性能满足工业化应用要求。

采用光纤激光器对2.8 mm厚800 MPa级热轧高强钢板进行了激光焊接, 通过调整激光功率获得了全熔透焊接接头, 观察了不同热输入下焊接接头的显微组织, 并测试了焊接接头的显微硬度、拉伸性能和冲击韧性, 研究了焊接接头显微组织与力学性能之间的关系。结果表明：焊接接头内不存在软化区, 焊接接头的抗拉强度可达到母材水平, 冲击功可达到母材的85.6%。

利用连续光纤激光器进行了800 MPa级和1000 MPa级双相钢的激光拼焊试验,研究了马氏体含量对双相钢焊接接头组织和性能的影响。结果表明,不同马氏体含量双相钢的焊接接头均由全马氏体区和不完全相变区组成。两种焊接接头不完全相变区的宽度和显微硬度的降幅较小,其拉伸断裂位置均位于母材。1000 MPa级双相钢焊接接头在杯突试验中沿不完全相变区直接开裂并扩展,杯突值达到母材的85.0%;800 MPa级双相钢焊接接头则垂直于全马氏体区方向开裂,杯突值达到母材的91.7%,成形性能好。

对DP980板和A6061板进行了激光搭接焊试验，对比分析了镍箔对焊接接头焊缝(WS)和熔合线(FL)的显微组织、显微硬度及拉剪性能的影响。结果表明，对于未添加镍箔样品，铝元素进入熔池内导致WS和FL处形成大量软质相δ铁素体和部分板条马氏体(LM)，钢/铝界面处析出脆性FeAl2、FeAl3金属间化合物，金属间化合物层的峰值厚度约为50 μm，拉伸过程中焊接接头在界面处发生脆性断裂；对于添加镍箔样品，镍元素抑制了Fe-Al冶金反应的进行，促使δ铁素体向奥氏体转变，在室温下WS获得了全LM组织，WS硬度升高，界面处形成了Ni-Al金属间化合物，界面处的硬度和脆性Fe-Al金属间化合物层的厚度减小。镍箔使焊接接头的强度提高至61 MPa，是未添加镍箔样品的1.4倍。

采用IPG YLS-6000光纤激光器对2.8 mm厚的CP800复相钢进行激光拼焊, 通过改变焊接速度获得不同热输入(30.0、42.0和52.5 J/mm)的焊接接头, 研究了不同热输入对复相钢激光焊接接头组织转变及性能的规律。结果表明, 随着热输入的增加, 焊缝的熔深和熔宽逐渐增加, 当热输入达到42.0 J/mm及以上时可获得全熔透焊缝; 不同热输入下的焊接接头各个微区的显微组织类型具有一致性, 其中熔合区为具有明显方向性的板条马氏体, 粗晶区为无明显取向的板条马氏体, 细晶区为晶粒较为细小的马氏体, 混晶区为贝氏体、细晶铁素体和铁素体; 不同热输入下焊接接头整体硬度高于母材, 且由于激光焊接冷速极快、高温停留时间极短, 导致贝氏体内细小析出相无时间析出, 位错密度无明显改变, 因而不存在软化区; 不同热输入下的焊接试样拉伸断口均为韧性断裂; 由于焊接接头硬化区中的马氏体较母材中的贝氏体和铁素体具有更高的屈服强度, 导致焊接接头的延伸率低于母材, 相较而言, 在研究的热输入范围内, 热输入为52.5 J/mm焊接接头的延伸率较好, 达到母材的76.8%。