以Q235低碳钢为材料，研究了光束扫描对激光热丝焊的焊缝成形特性、微观组织和力学性能的影响。结果表明：在扫描激光的作用下，焊缝的成形变得更加均匀，飞溅减少，焊缝熔深减小，熔宽增大，截面熔合区底部变得更加平滑；扫描激光的加入降低了熔池的温度梯度，抑制了粗大柱状晶的生长，改变了铁素体晶粒形态，细化了熔合区组织，提高了焊缝韧性及延伸率；扫描激光促进了焊缝成分的均匀化分布，抑制了偏析，降低了熔合区显微硬度。由于激光作用面积增大等因素，光束扫描增强了激光热丝焊接对间隙的桥接能力。

利用单通道恒温热线仪获取采样频率为4000 Hz的风速脉动数据,得到包括含能区、惯性子区以及耗散区的完整风速脉动功率谱。基于功率谱分析法得到近地面大气风速湍流内尺度和湍流动能耗散率随时间的变化规律,分析湍流内尺度和湍流动能耗散率与大气稳定度的相关性,并与三维超声风速计的测量结果进行比较。结果表明:近地面湍流动能耗散率在10 ^-4~10 ^-1 m ²/s ³之间,内尺度在10 ^-3~ 10 ^-2 m之间;当大气处于稳定条件时,湍流平均动能耗散率为0.0146 m ²/s ³,平均内尺度为0.0089 m;当大气处于不稳定条件时,湍流平均动能耗散率为0.0592 m ²/s ³,平均内尺度为0.0077 m。由于功率谱分析法是直接测量湍流内尺度,因此计算的内尺度最为准确。

为提高热线式光纤风速计的性能, 在金属膜光纤布喇格光栅(FBG)热线式光纤风速计的基础上, 通过减小FBG的包层厚度, 使风速计的FBG包层直径从125 μm减小到71.6 μm, 并将这种薄包层FBG热线式光纤风速计与FBG常规风速计进行对比实验。结果表明: 薄包层FBG热线式光纤风速计的初始温度提高了43.4％; 风速测量的灵敏度显著提高了61.2％; 受使用的风洞限制, 风速最大测试范围为20 m/s。

提出并试验研究多激光束与中轴热丝复合直接沉积(熔覆)相结合的新工艺。通过单道沉积试验发现热丝激光沉积效率高于冷丝激光沉积效率,且熔覆带与基板容易结合。使用热丝激光沉积技术进行扫描方向试验、单层多道搭接试验、薄壁沉积试验和实体沉积试验,结果表明:热丝激光沉积过程稳定且可持续,熔道表面光滑、均匀,无毛刺、球化等缺陷;试样沉积表面平整,不受扫描方向的影响;成功进行了长方体沉积成形试验,能够成形三维复杂结构。

为了研究磁场对激光焊接的影响, 采用在工件旁放置永磁铁、提供横向或者纵向常磁场对不锈钢进行激光电流热丝焊接的方法, 结合焊缝横截面形状以及焊缝组织等, 对不同磁场下激光热丝焊接头进行了分析。结果表明, 磁场的加入对焊接过程和接头形状有显著影响, 适当的磁感应强度能稳定激光热丝焊接过程, 磁感应强度过大则易造成大量飞溅; 焊缝接头的形状随磁场的方向、极性以及磁感应强度的变化而改变; 横向磁场的加入能提高激光热丝焊接效率; 磁场还能减少焊缝柱状树枝晶区域, 促进胞状晶的形成, 提高焊缝的显微硬度值。外加磁场在焊接熔池中产生了安培力, 安培力是搅拌熔池的主要作用力, 从而改变液态金属流动, 造成激光热丝焊接头形状和组织的改变。

为了研究热丝温度对a-SiNx:H薄膜性能的影响，采用热丝化学气相沉积法，以SiH4，NH3，H2为反应气源，改变热丝温度沉积薄膜。通过紫外-可见光吸收谱、傅里叶红外透射光谱、光致发光光谱等测试手段对薄膜发光特性、微观结构及键合情况进行表征与分析。从测试情况可知，当热丝温度为1645℃时，H含量最大，N含量最小，同时其折射率最高，薄膜材料的有序度增大；当热丝温度为1713℃时，H含量减少，N含量达到最大，且随着热丝温度增大，薄膜中N含量又开始下降，内部缺陷态密度增加。结果表明，热丝法制备a-SiNx:H薄膜的热丝温度最佳值在1596℃～1680℃之间，此时所制备的薄膜折射率为2.0，适合应用于硅基太阳能电池减反射膜层，且具有较充分的氮、氢含量，薄膜结构、性能稳定。

装配间隙是影响国际热核聚变实验反应堆(ITER)校正场线圈盒激光封焊质量的重要因素之一。采用热丝填充激光焊接，在离焦量分别为+5、+10、+16 mm的情况下对5 mm厚核聚变用钢316LN在不同对接间隙条件下进行光斑直径与对接间隙裕度的研究。焊后进行了焊缝表面、截面形貌的分析，同时进行了金相组织、接头拉伸强度、显微硬度测试及断面电镜与成分分析。结果表明，在热丝填充激光焊接中，光斑直径大小不仅可以与对接间隙量相当，还可以在小于对接间隙量0.1～0.2 mm的情况下，得到表面成形较好且抗拉强度值较高的焊缝，当光斑直径小于对接间隙量达到0.3 mm时，焊缝表面成形变差且抗拉强度值下降。

激光热丝焊热输入小，填丝效率高，焊缝熔合比小，特别适合于表面堆焊及厚板的窄间隙焊接，如何获得稳定的焊丝过渡是其关键问题。采用高速摄像观察了不同工艺参数下的焊丝过渡行为，将其分为滴状过渡、熔断过渡、连续过渡、顶丝过渡4种类型，连续过渡是稳定的焊丝过渡，是获得良好焊缝成形的前提。不同焊丝过渡行为的区别表现为焊丝熔化位置不同，这是由焊丝获得热量的大小不同所导致的。获得稳定焊丝过渡的工艺控制原则是：电阻热小于焊丝熔化热，且电阻热与熔池传热之和大于焊丝熔化热。通过理论推导对熔池外焊丝温度进行了计算，发现当电阻热将熔池外焊丝加热至接近熔点时，有利于获得稳定的焊丝过渡。

以厚度为1.2 mm的车用高强钢DP800为实验研究对象，分析了激光热丝焊焊接工艺参数对焊接质量的影响。通过在小对接间隙条件下的正交试验对焊接工艺参数进行优化，拉伸试验表明优化后的工艺参数焊接的力学性能显著提升。利用红外热像仪测焊丝温度发现合适的温度可以提高焊接过程稳定性，降低约12%的总能量输入。分析不同加热电流作用下的激光热丝焊结果，得出不同对接间隙下加热电流的优选范围，为实际工程应用提供参考。

对接装配精度是制约车身零件激光对接焊技术应用的重要因素之一。采用激光填充热丝焊，对1.2 mm厚车用高强钢DP800在不同对接间隙条件下进行了对接间隙裕度的研究。通过优化焊接参数, 在间隙达到母材厚度的100%（1.2 mm）时得到表面成形良好的焊缝。焊后对焊缝的成分分布、金相组织及力学性能进行了分析。焊接结果表明，对接间隙变化对焊缝成分分布及金相组织无明显影响；焊缝的拉伸强度在对接间隙不大于母材厚度的83%（1.0 mm）时大于母材，在间隙为母材厚度的100%（1.2 mm）时达到母材强度的89.9%。采用激光填充热丝焊能显著降低激光对接焊车身零件对装配间隙的要求。