基于航空航天器轻量化、高性能及高可靠性的制造要求，为增加焊缝强化相数量、获得高质量平板对接结构，采用填充4047焊丝和2319纳米焊丝的激光焊接方法对2 mm厚的2195铝锂合金对接结构进行焊接。针对填充不同焊丝得到的焊接接头微观组织、元素含量及力学性能进行对比分析。结果表明，激光填丝焊接相较于激光自熔焊，焊缝组织得到细化，填充2319纳米焊丝的激光焊接焊缝组织均为细小的等轴晶，纳米颗粒的添加促进了柱状晶向等轴晶的转变。同时，纳米焊丝熔化后进入激光焊接熔池，有效补充了焊缝的元素烧损，含Cu强化相增加。因此，填充4047焊丝的激光焊接接头的抗拉强度为259.9 MPa，相较于无填充焊丝的激光自熔焊提高了17.07%；填充纳米焊丝的激光焊接接头的抗拉强度达到253.51 MPa，相比于激光自熔焊提高了14.19%。填充4047焊丝能有效提高2195铝锂合金激光焊接焊缝的抗拉强度。

激光冲击强化是一种先进的材料表面抗疲劳制造技术，本文采用正交试验方法研究了激光冲击2050铝锂合金表面残余应力分布规律，获得了优化的激光冲击参数，并在此参数下验证了疲劳寿命增益。研究结果表明：激光冲击强化诱导的残余应力与试样的几何特性相关性较强，而激光冲击参数本身搭接率对残余应力的影响大于激光能量、大于冲击次数，最佳工艺参数为激光功率密度5.30 GW·cm^-2、搭接率50%、2次冲击。采用此参数冲击后260 MPa和200 MPa应力水平下疲劳寿命分别提高了22%和63%。

2195-T87铝锂合金是轻质高强的新一代航空材料，但相比于传统铝合金，铝锂合金的焊接难度更高。基于铝锂合金蒙皮-桁条结构的焊接需求，采用激光束圆形摆动的方式配合Al-Si焊丝对2195-T87铝锂合金T型接头进行双侧激光摆动焊接，对比摆动激光焊接与无摆动激光焊接所得接头的焊缝成形与组织特征，并探讨了热输入、摆动频率以及摆动幅度对焊缝成形质量的影响，最终获得了优化工艺参数下的接头横向与轴向拉伸强度，分析了通过光束摆动改善焊缝成形质量、提高接头强度的效果。结果表明，采用高焊速、低热输入与中等摆动幅度和摆动频率的双侧激光摆动焊接可改善焊缝表面成形质量，抑制气孔生成，细化焊缝晶粒，缩小等轴细晶区尺寸，进而提高接头的横向与轴向拉伸性能，所得接头的最大轴向拉伸强度为267 MPa，横向拉伸强度为420 MPa，对比无摆动焊接分别提高了123 MPa和95 MPa，达到了母材强度的45%和70%。

采用光纤激光焦点旋转的焊接方法进行2 mm厚2060铝锂合金薄板填丝(ER4047)焊接试验。利用高速摄像仪观察焊丝熔滴过渡行为及熔池流动行为,采用光学显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、扫描电镜、显微硬度仪及拉伸试验机对焊缝成形质量、气孔形貌、显微组织、化学成分、断口形貌、硬度及接头强度进行分析。结果表明:旋转的激光焦点周期性地作用在熔池及焊丝末端,致使熔池长度增加,熔池流动更平稳且波动幅度减小;焦点旋转可以有效改善焊缝成形,抑制飞溅和气孔的产生;焊缝等轴细晶区的宽度及该区的晶粒尺寸减小,靠近细晶区的柱状晶尺寸也有所减小。与非激光焦点旋转焊接接头相比,激光焦点旋转焊接接头熔合线附近的显微硬度和强度略有升高,接头断裂在熔合线附近,断口呈混合断裂特征。

采用激光冲击(LP)的方法对铝锂合金搅拌摩擦焊(FSW)焊接区域进行改性强化,对于促进搅拌摩擦焊接工艺在航空航天等领域的应用具有重要意义。以航空铝锂合金为加工对象,对搅拌摩擦焊与激光冲击强化复合工艺下焊板的残余应力场进行了有限元仿真模拟。通过与文献中的试验结果进行对比,验证了所建仿真模型的准确性。模拟了搅拌摩擦焊、激光冲击及两者复合的工艺过程,对比了经不同工艺处理的焊板上的残余应力分布,并研究了应力波的传递规律。仿真结果表明:激光冲击能有效减小搅拌摩擦焊在铝锂合金表面及亚表面引入的残余拉应力;搅拌摩擦焊引入的残余应力越大,激光冲击对残余应力的减小效果越明显;复合工艺处理引起的应力波衰减率略大于仅激光冲击处理引起的应力波衰减率,从而使得复合工艺中的激光冲击引起的残余应力减小量大于仅激光冲击引起的残余应力减小量。

采用激光增材制造技术制备了铝锂合金, 分析了沉积态铝锂合金的显微组织, 优化得到了沉积态铝锂合金的双级均匀化退火和固溶热处理工艺参数, 并探讨了TB相的时效析出行为。结果表明, 经过双级均匀化退火及固溶热处理后, 铝锂合金晶界和晶内析出的低熔点富铜相数量减少, 铝锂合金的成分均匀性得到提高。当时效温度为400 ℃时, 铝锂合金中析出的TB相数量达到最大；随着时效温度的继续升高, TB相数量逐渐减少。铝锂合金的显微硬度随着TB相含量的增加先减小后增大。

2198铝锂合金具有密度低、力学性能好、比强度高、耐高温、可塑性强等优点，是航空航天领域理想的结构材料。针对2198铝锂合金填充ER4047 Al-Si焊丝激光焊接接头的显微组织及在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的腐蚀行为进行研究。利用光学显微镜、扫描电镜及透射电镜对焊接接头微观组织形貌、析出相的种类及分布研究的基础上，室温下采用浸泡实验法和电化学腐蚀法对母材和焊缝腐蚀行为进行了系统的研究。结果表明，2198 铝锂合金母材组织较粗大，晶粒沿轧制方向生长，在粗大的组织中随机分布着尺寸在几百纳米左右的颗粒状和针状的T1 相，而填充ER4047 Al-Si焊丝激光焊接后，热影响区极窄、焊缝组织细小、成分均匀、析出相的种类多样，呈等轴细晶状组织，靠近熔合线处组织呈垂直于熔合线生长的柱状晶。室温下在质量分数为3.5%的NaCl溶液中，焊缝和热影响区为均匀腐蚀，腐蚀斑点面积小、蚀点浅。母材为点蚀，随着浸泡时间增加，腐蚀斑点面积变大、蚀点加深。焊缝的开路电位、自腐蚀电位和极化电阻均高于母材，腐蚀电流密度则小于母材。

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。