为解决飞行器舵翼部件异种材料间的连接成型问题, 采用光纤激光对3 mm厚的GH4169与20Cr13平板在不同的焊接工艺参数下进行激光焊接试验, 并对焊缝进行X射线检测、显微组织观察及常温高温拉伸试验, 检测结果表明：离焦量为+2 mm时, 可获得内部气孔缺陷较少的焊缝; 线能量小于100 J/mm时, 利于避免微观热裂纹的产生; 激光功率取2.2 kW、焊接速度取30 mm/s、离焦量取+2 mm时, 常温抗拉强度最高, 且在较大参数范围内均可获得400 ℃、600 ℃拉伸性能优于20Cr13母材的焊缝。

采用Nd: YAG激光脉冲对不锈钢薄板与铝合金板材进行点焊搭接试验, 研究了电流、脉宽对焊点熔深、焊点裂纹的影响, 测试并分析了焊点的结合强度。 研究结果表明, 焊点的熔深随着电流、脉宽的增大而增加, 且与电流、脉宽的乘积呈正相关关系; 焊点裂纹分表面宏观裂纹与内部显微裂纹, 表面宏观裂纹是由于Si的偏析及其低熔共晶, 在焊点熔池凝固收缩时产生了热裂纹。 内部显微裂纹是由于焊点的铝合金熔合区形成了铝铁金属间化合物所导致的脆性相裂纹。通过参数优化, 电流为120 A、脉宽为7 ms、离焦量为－3 mm时, 既能避免焊点宏观裂纹, 又能获得一定熔深; 熔合区域的金属间化合物厚度可控制在5 μm左右, 内部显微裂纹倾向较小, 3个焊点拉伸剪切力可达75.2 N。

在已有实验的基础上, 利用已得实验数据, 运用逐步回归模型和B.P神经网络模型, 通过MATLAB平台进行理论计算。研究结果表明, 理论计算与实验值具有良好的吻合性, 其相对误差在8%以下, 均方根误差在0.05以内; 模型研究表明氧元素是促进铝合金焊接热裂纹增长的主要元素之一, 镁等元素则抑制热裂纹的形成; 通过采用改进的B.P神经网络模型, 对多元逐步回归模型的预测能力进行了验证, 其数值试验结果表明, 热裂纹敏感系数同各元素含量呈现拟线性的多元函数关系。该逐步回归模型能够对激光焊接铝合金热裂纹的形成进行预测及控制, 为激光焊接裂纹预测和控制的工程化应用提供一种比较可行的方法。

高Al、Ti含量的定向凝固镍基高温合金在传统的修复过程中由于较大的热输入，存在严重的热裂倾向。利用激光热量集中、能量输入小的特点，可以有效控制修复过程中的热输入，从而减小铸造基体的晶界液化和开裂倾向。在优选参数下，可以获得无裂纹的修复组织，并可实现定向凝固组织的连续生长。对修复组织进行热处理，结果表明热处理过程不会促使裂纹产生，也不会影响熔覆层组织的定向凝固特征，但对于其内部γ′相的析出行为及形貌有较大影响，从而影响了沉积层的力学性能。对沉积层的拉伸性能测试表明，无论在常温还是高温(900 ℃)下，沉积层的拉伸性能都达到了铸造基体拉伸性能的80%以上，而且均为塑性断裂，一定程度上满足了实际修复需求。