研究了Ti-6Al-2Zr-3Nb-Mo合金激光焊接技术，实现了16 mm厚的Ti-6Al-2Zr-3Nb-Mo合金试板的一次焊透、单面焊双面成形焊接；对焊接试板进行了接头微观组织、力学性能和工艺性能等测试，结果表明：Ti-6Al-2Zr-3Nb-Mo合金激光焊接接头表面成形良好，呈银白或淡黄色，焊缝内部无缺陷。焊缝为柱状晶组织，粗大的β相原始晶界被保留下来，内部金相组织为全片层β相转变的针状马氏体α′相和少量晶间α相组成，针状马氏体α′相按一定方向排列，呈集束状，组织细密，间距小；热影响区金相组织主要由粗大的块状α和片层α的转变β相组成，片层组织由针状α相、片状β相和少量的针状马氏体α′相组成，层状组织相互交错。焊接接头残余应力主要集中在焊缝及热影响区附近。焊接接头力学性能稳定，抗拉强度高于母材，为韧性断裂。焊缝和热影响区的冲击吸收功比母材高。钛合金大功率激光焊接技术具有良好的应用前景。

了解激光焊接光致等离子体在多个波长下的光谱辐射场三维分布能够帮助研究人员获取等离子体的温度场分布、电子密度分布以及其他一些物理量的三维分布, 对于改进激光焊接工艺有着重要的意义。 了解等离子体光谱辐射能量传输到探测器靶面这一物理过程是重建激光焊接等离子体光谱辐射场的前提。 提出一种基于光学成像的等离子体光谱辐射能量传输模型: 基于辐射度量学, 研究等离子体光谱辐射发出到被探测器镜头接收这一过程, 推导等离子体中某一点被镜头接收到的光谱辐射通量占其向周围空间所发出总光谱辐射通量的比例系数ω1, 建立起光谱辐射传递模型; 基于光学成像原理, 研究光谱辐射由等离子体发出通过镜头到达探测器靶面这一成像过程, 推导等离子体中某一点被像素所接收到的光谱辐射通量占其被镜头所接收到的辐射通量的比例系数ω2, 建立起光学成像模型。 利用比例系数ω1和ω2得到等离子体中某一点被探测器某像素接收到的光谱辐射比例系数ω=ω1ω2, 从而建立起等离子体光谱辐射传输模型。 通过仿真实验, 考察利用所提模型对处在1 000～3 000 ℃之间呈对称温度分布与非对称温度分布的激光焊接等离子体的光谱辐射场重建效果。 结果表明, 对于温度呈对称分布的等离子体在400, 500, 600和700 nm四个波长下的光谱辐射场, 利用该模型进行反演的重建精度分别为5.39%, 6.5%, 7.25%和6.11%; 对于非对称温度分布等离子体的光谱辐射场, 进行反演的重建精度分别为9.34%, 10.07%, 10.68%和9.72%。 仿真实验结果表明, 利用该模型能够对激光焊接等离子体在400～700 nm之间各波长下的光谱辐射场进行较好的重建。 与其他模型对比, 该模型具有较好的重建精度, 能够满足工业应用领域的需求。

黄铜与不锈钢材料在物理性能以及化学成分上有较大差异, 这种异种金属的焊接存在较大难题。文中采用脉冲宽度为纳秒级的光纤激光器对黄铜与不锈钢进行搭接焊接实验。通过激光平均功率、脉冲宽度、焊接速度进行三因素三水平正交实验, 得到最大的焊接接头拉力89 N。对焊缝进行切片分析, 结果表明焊缝内部无气孔, 上层黄铜材料进入下层不锈钢材料内部, 黄铜与不锈钢材料形成了较好的混合接头, 有利于提高焊缝接头强度。

采用激光填丝焊, 以厚度为3 mm的304不锈钢为研究对象, 通过在小对接间隙条件下的工艺试验, 分析了主要焊接工艺参数对激光填丝焊焊接质量的影响。通过优化后的工艺得到了表面均匀一致、无裂纹和气孔且成形优良的焊缝, 拉伸试验表明接头力学性能优良, 抗拉强度达母材的95%左右。采用优化后的焊接工艺参数, 在不同对接间隙条件下进行对接间隙裕度研究, 结果表明, 激光填丝焊可以大大降低对接头装配精度的要求, 本试验条件下间隙裕度可达1.0 mm。

利用非本征型光纤法布里珀罗干涉仪(EFPI)和光纤布拉格光栅(FBG)制作了一种温度和应力同时测量的复合光纤传感器。采用超高真空磁控溅射镀膜、电镀及激光焊接技术实现了光纤传感器的耐高温全金属无胶化封装。实验结果表明：在290 ℃温度条件下传感器的应力灵敏度为90 pm/N，具备良好的线性测量能力（约0.9965）；传感器的温度灵敏度为12 pm/℃，线性度可达到0.9988，其温度补偿效果较好。实验结果同时证明了采用超高真空磁控溅射镀膜及激光焊接技术实现光纤传感器耐高温全金属化封装方法的可行性与有效性。