针对钢/铝熔钎焊过程中焊接头金属间化合物(IMCs)厚度较厚、接头抗拉强度较低的问题，采用超声波辅助激光-MIG复合熔钎焊(MIG焊，熔化极惰性气体保护焊)的方法，获得了不同超声功率下的钢/铝熔钎焊接头。研究了超声波功率的变化对钢/铝熔钎焊接头的焊缝组织和界面IMCs的影响。结果表明，随着施加的超声功率的增加，超声对熔池的搅拌作用增强，焊缝晶粒明显细化。超声作用下熔池的最高温度降低，温度梯度减小，这使得焊接接头界面处的IMCs的厚度减小，并且FeAl₃相的含量降低；当超声功率增加到200～210 W时，IMCs中仅含Al₈Fe₂Si相。当功率为130～140 W时，去余高接头的抗拉强度可达172 MPa，相较于未施超声时增加了12%。

采用Nd:YAG激光器进行TC4钛合金与50钢异种材料激光焊接，研究了接头的裂纹扩展与焊缝的微观组织以及物相成分。结果表明，裂纹类型及位置与工艺参数有关。裂纹在焊缝中以穿晶的方式进行扩展，接头断裂为脆性断裂。焊缝中有高碳马氏体的形成，高碳马氏体有中脊存在。焊缝中的Ti-Fe相为TiFe、TiFe2金属间化合物，并且TiFe数量多于TiFe2。高碳马氏体与TiFe、TiFe2金属间化合物的高硬度以及差的韧性与塑性是裂纹萌生与扩展的主要原因。

采用光纤激光对钢/铝异种金属进行激光搭接焊,研究稀土添加层对接头界面过渡区微观组织、元素分布、析出相以及力学性能的影响。结果表明：在激光功率2.0 kW,焊接速度3 m/min,离焦量+2 mm工艺参数下,可以获得宏/微观成形良好的焊接接头。研究还发现,添加层中稀土Y可以有效调控钢/铝界面的冶金反应,促使界面形成Fe23Y6、Al3Y等多种韧性金属化合物。界面层韧性相的析出,一定程度上抑制了钢/铝界面脆性相的生成,有效地改善了接头的力学性能。

采用脉冲激光器实现了TC4钛合金/6082铝合金的焊接, 并用有限元分析软件对接头温度分布及界面处热循环进行了数值计算。根据激光焊接小孔效应的特点以及钛合金与铝合金间热物理学性质的差异, 并以熔化焊熔池形成过程及异种金属液态界面间的相互作用形式为依据, 建立了熔池金属流动模型, 阐述了钛/铝异种金属焊接过程中液态金属的流动特点, 解释了界面的形成过程与机理, 分析了接头在不同热输入条件下的断裂模式。试验结果表明：在钛/铝激光焊接过程中, 熔池内复杂的液流及多种影响因素使得反应界面呈不规则形态, 同时也影响了脆性金属间化合物TiAl、TiAl2和TiAl3的分布。在不同的热输入条件下, 反应界面形态与脆性金属间化合物的分布会发生改变, 接头的断裂模式也会有所不同, 接头的抗拉强度会随热输入的增大而降低。

采用光纤激光对2 mm厚6061铝合金和1 mm厚Q235钢板进行搭接焊, 研究了激光功率、焊接速度和离焦量对焊缝微观组织、接头成分和抗拉剪强度的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)对接头截面组织以及拉伸试样断口进行观察, 采用能谱仪(EDS)对断口成分进行分析。结果表明, 激光功率在850 W以上可以形成良好的接头, 最佳焊接速度为35 mm/s, 离焦量为5 mm时焊缝成形最好; 拉伸试样断口主要集中在焊缝-铝合金界面处, 焊缝-Al界面处金属间化合物主要有FeAl3、FeAl、Fe2Al5等, 接头拉伸性能受金属间化合物层厚度影响, 断口为脆性断裂。

采用3 kW光纤激光偏置铝侧焊接的方式，完成了TC4钛合金和6082铝合金的连接。测试了接头的宏微观组织及力学性能特征，通过有限元方法对接头的温度场分布及钛/铝结合界面的热循环曲线进行了模拟。研究结果表明，钛/铝激光偏置焊接可获得无裂纹、无气孔,具有良好拉伸强度的接头，钛试板在焊接过程中发生部分熔化，端面变得不平整。在凝固过程中，钛/铝结合界面会形成一个厚度较薄的钛/铝金属间化合物层，其主要相为TiAl3。拉伸试验表明，接头的最高抗拉强度为153 MPa，是铝基材强度的72.9%；接头的断裂模式为脆性解理断裂，断裂发生在金属间化合物层位置，引起断裂的脆性相为TiAl和TiAl3。

钛、铝异种金属物化性能差异较大, 焊接过程中易生成较厚的脆性金属间化合物, 弱化接头性能, 激光焊接速度是钛、铝异种金属焊接的关键。采用1 000 W光纤激光器对1 mm厚的LD2铝板和TC4钛板进行对接焊实验。实验重点研究激光焊接速度对脆性金属间化合物厚度的影响, 从热力学条件出发解释生成金属间化合物的可能性, 与XRD检测结果一致, 研究表明, 焊接速度为20 mm/s时, 生成14 μm左右厚的金属间化合物Ti3Al和TiAl, 抗拉强度仅有173 MPa; 当焊接速度为80 mm/s时, 获得了良好的焊接接头, 生成了4 μm左右的TiAl3化合物, 断裂伸长率为.42%, 最大抗拉强度可达242 MPa。

将磁场引入激光焊接系统中, 开展了DC51D+AZ镀锌钢和6061铝合金的激光对接焊试验和焊接试样的拉伸试验, 研究了交变磁场对焊缝成形、气孔缺陷、断口形貌、金属间化合物与焊缝力学性能的影响。结果表明, 添加磁场后,焊缝抗拉强度得到提高; 磁场搅拌能改善焊缝的形貌, 减少焊缝中气孔的数量, 细化针状FeAl3相, 抑制脆性Fe/Al化合物的生长, 从而有效提高焊缝的力学性能。

为了提高钛合金的高温抗氧化性能, 推动钛合金在高温和复杂工况环境下的进一步工程应用, 利用高能激光束作用下Ti、Al、Nb三种元素混合粉末之间的原位反应在BT3-1钛合金表面制备了高温抗氧化的高铌Ti-Al金属间化合物复合涂层。针对原位反应所制备涂层存在的缺陷, 通过自行设计的热处理工艺优化了涂层和界面微观组织。借助光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)分析了热处理前后复合涂层的物相结构及显微形貌。结果表明: 热处理前的涂层主要由单质Nb、金属间化合物γ-TiAl、α2-Ti3Al、Ti3Al2等物相组成; 热处理后的复合涂层, 单质Nb固溶到γ-TiAl和α2-Ti3Al中, 同时形成了新相Ti3AlNb0.3, 涂层近似为γ-TiAl+α2-Ti3Al双相层片状等轴晶组织。此外, 涂层中并未观察到减弱抗氧化性的单质Nb颗粒和Ti3Al2相, Ti、Al、Nb的宏观偏析得以消除, 涂层与基材界面位置的气孔和裂纹均以消失, 出现了明显的白亮带冶金结合过渡层, 涂层组织也更加均匀致密。热处理对提高钛合金表面Nb的合金化程度和改善Ti-Al金属间化合物的高温抗氧化性能起到了显著的促进作用。

以5052铝合金和预置镀镍层的ST07Z钢板为研究对象，采用Nd: YAG激光器进行激光填粉熔-钎焊试验，并使用光学显微镜、扫描电镜和拉伸试验机等试验设备对典型接头的微观组织及力学性能进行研究。结果表明，镀镍层能显著提高铝液在钢表面的润湿铺展，有效抑制铝铁间扩散反应。接头界面处组织主要由Fe2Al5、FeAl3及少量Al-Ni化合物组成。优化工艺参数的典型试件均在界面处发生断裂，断裂形式为典型的解理断裂，接头最大抗拉剪强度达到165 N/mm。