采用光纤激光器焊接了0.1C-5Mn钢，研究了不同热输入对接头的组织、硬度、拉伸和成形性能的影响。结果表明，不同热输入的接头焊缝区均为马氏体组织，热影响区由细小马氏体/贝氏体混合组织、奥氏体和铁素体组成；焊缝区的平均硬度均比母材的高。当热输入为100 J·mm-1时，接头的亚临界热影响区有轻微软化趋势。不同热输入的接头拉伸试样均断裂于母材区，断口为韧性断裂，且接头抗拉强度均比母材的大；接头杯突裂纹在焊缝区启裂并垂直于焊缝向母材区扩展；平行于轧向焊接的拼焊板成形性能优于垂直于轧向的。

研究了保护气体中O2含量对CO2激光-熔化极气体保护(GMA)复合焊焊缝合金元素均匀性和熔池流动行为分布的影响规律。结果表明，焊接方向为激光在前时，电弧保护气体中O2含量对复合焊焊缝均匀性具有明显的作用。保护气体中O2体积分数含量达到2%以上时，复合焊焊缝中合金元素的分布基本均匀。对于He-Ar惰性保护气体，在小孔后沿的熔池区域形成了外向流动；而当保护气体中O2含量达到2%以上时，熔池流动为内向流动。保护气体中O2含量对焊缝合金元素分布的影响规律主要取决于Marangoni对流。当电弧保护气体加入大于等于2%O2时，Marangoni对流方向由外向流动变为内向流动，促进了整个熔池的内向流动，获得了合金元素的均匀分布。

激光-电弧复合焊接相对激光焊接的优势之一是通过焊接材料的添加，调整焊缝的合金元素成分，改善焊缝组织与性能。焊接材料添加的合金元素在焊缝中的均匀分布是体现激光-电弧复合焊接这一优势的关键。然而，对于窄而深的激光-电弧复合焊焊缝，实现合金元素的均匀分布是非常困难的。研究了焊接工艺参数对CO2激光-熔化极气体保护(GMA)复合焊焊缝合金元素分布的影响规律，并讨论了熔池流动行为与合金元素分布均匀性的关系。结果表明，随着焊接速度的减小，CO2 激光-GMA 复合焊焊缝合金元素的分布趋向于均匀分布；随着坡口间隙的增大，焊缝合金元素均匀程度越高。焊接方向为激光在前时，激光-电弧复合焊接熔池流动为内向流动时(即熔池表面从熔池后部向小孔流动，并且小孔后沿液体向下流动)，焊缝合金元素分布较均匀，其均匀性高于焊接方向为电弧在前时的情况。焊接方向对焊缝合金元素分布的影响规律主要取决于电弧拖拽力和熔滴对熔池冲击力的方向。当焊接方向为激光在前时，电弧拖拽力和熔滴对熔池冲击力指向小孔方向，促进了熔池内向流动。

利用光纤激光对45号钢进行了激光熔凝强化处理, 研究了激光功率对单道和多道激光熔凝层深度的影响, 并分析了熔凝层组织、显微硬度和耐磨性能。结果表明, 单道激光熔凝硬化层组织主要为马氏体, 硬度可达HV 750, 深度达到1.0 mm以上。多道激光熔凝硬化层平均硬度约HV 450, 硬化层显微硬度呈周期性变化, 后道激光处理对前道硬化层存在回火软化作用。激光强化处理后的试样相比于未处理试样, 抗磨损性能提高了约50%。

采用7 kW光纤激光器，研究了未熔透光纤激光焊接过程中工艺参数对熔深、气孔的影响，讨论了小孔深度与熔深的对应关系，并利用激光功率三角波脉冲的方法研究了功率调制对小孔型气孔的抑制作用。结果表明，激光焊接熔深与小孔深度基本一致。随着焊接速度的增大，焊缝熔深减小，气孔倾向降低。当离焦量为0时，焊缝熔深和气孔倾向最大；当焦点位置偏离工件表面时熔深和气孔倾向减小。在较宽的频率范围内（20~125 Hz），三角波调制激光功率有效地减少了光纤激光焊接小孔型气孔的产生，最佳频率为60 Hz。利用X射线透射成像系统分析了小孔行为，发现激光功率脉冲调制提高了小孔的稳定性，从而减小了气孔倾向。

采用CO2激光器对高强铝合金2519-T87进行焊接,研究了其激光焊接头组织和力学性能特征,并与熔化极气体保护焊(MIG)焊接头的组织和力学性能进行了对比。实验结果表明,激光焊焊缝组织细小,晶界共晶相呈短棒状均匀分布,时效后焊缝中有大量细小θ′相均匀析出,且熔合线附近没有形成等轴晶区,而熔化极气体保护焊焊缝组织晶粒粗大,晶界共晶相呈长条网络状分布,时效后焊缝中的θ′相尺寸大,数量少,且分布不均匀,熔合线附近还存在一个较宽的等轴晶区。焊后时效激光焊接头抗拉强度可达到母材的74%,并且随着焊接速度的增加,接头抗拉强度随之增加,而熔化极气体保护焊焊接头抗拉强度仅仅只有母材的61%,且激光焊接头的热影响区(HAZ)中没有明显的软化区。

高氮奥氏体不锈钢具有良好的强韧性,且可避免不锈钢中镍离子引起的生物过敏反应,在医疗器械方面具有广泛应用前景.焊接性是高氮钢的重要应用性能.本文利用激光对3mm厚的高氮钢进行了焊接,研究了高氮钢激光焊接接头的组织、力学性能及其变化规律.研究结果表明,高氮钢激光焊接焊缝组织为奥氏体和少量的δ-铁素体,接头没有出现软化区,拉伸实验均断在母材处.焊缝具有较高的冲击韧性.

本文以激光-MIG复合焊焊接工艺参数对焊缝形状的影响为出发点,对复合焊进行了初步的研究.实验研究了激光与电弧之间的距离、离焦量、焊接速度、送丝速度、电弧的类型以及激光的倾斜角度等工艺参数对复合焊焊缝的熔深熔宽的影响.实验表明,激光与电弧之间的距离(DLA)对复合焊的熔深影响较大,在DLA为2mm时,熔深达到最大.离焦量主要是通过影响能量密度来影响熔深和熔宽,在离焦量为+2mm时熔深达到最大,不同于单独激光焊负离焦时熔深最大.焊接速度有一个合适的范围,在这个范围内随着焊接速度的增加,熔深熔宽减少.送丝速度对复合焊的焊缝形状影响最大,送丝丝度较小时焊缝形状类似于单独激光焊;送丝速度过大电弧等离子体屏蔽激光,焊缝形状类似于MIG.激光的倾斜角度对复合焊的焊缝熔深熔宽也有一定的影响,当激光的倾斜角度为10oC时,熔深达到最?笕劭碜钚?

采用激光雕刻技术在材料表面加工四种仿生非光滑形态(凸包、凹坑、条纹和鳞片),研究了四种激光雕刻仿生非光滑表面及未处理光滑表面抗磨粒磨损的性能,分析了激光处理前后材料组织结构.结果表明:四种仿生非光滑表面抗磨粒磨损性能是未处理光滑表面抗磨粒磨损性能的2～3倍,其中鳞片抗磨性能最佳.激光雕刻仿生非光滑表面耐磨性提高的原因是:晶粒超细化,硬度提高,桩钉效应和仿生效应.

激光焊接热循环对焊接接头的性能影响至关重要。考虑等离子体对工件表面的作用以及小孔内等离子体对激光能量的吸收,建立了点热源和逐渐衰减的线热源相叠加的数学模型, 其中对线热源采用了分层处理技术。利用模型对低碳钢的激光焊接进行了求解,并将计算与实测的结果进行了对比。计算与实测结果显示二者有较好的近似性。