通过对10 mm厚Q345钢进行高功率激光-电弧复合焊接实验，对比研究了7.5 kW激光对不同模式电弧焊接熔滴过渡与焊缝成形的影响。结果表明：高功率激光的加入对标准熔化极活性气体保护电弧焊（MAG）、冷金属过渡弧焊（CMT）和脉冲电弧焊接过程中的熔滴过渡有显著影响。在标准MAG焊接过程中，激光会吸引和压缩电弧，导致电弧长度显著缩短，同时匙孔喷出的金属蒸气与等离子体会降低熔滴过渡频率；在CMT焊接过程中，激光会延长单次短路过渡周期，同时引起的熔池振荡会降低短路过渡的稳定性；在脉冲电弧焊接时，激光的加入提高了熔滴过渡频率，同时匙孔处的气流对熔滴过渡起阻碍作用，使熔滴向熔池侧面过渡，造成飞溅的产生。与单一电弧焊接相比，激光-标准MAG与激光-脉冲电弧复合焊接中的焊缝熔宽增加，而激光-CMT焊接中的焊缝熔宽的变化不明显；受熔滴直径和过渡频率的影响，激光-标准MAG与激光-CMT焊接中的焊缝余高减小，而激光-脉冲电弧焊接中的焊缝余高略有增加。三种电弧模式下激光与电弧相互作用的熔化能增量值（ψ）不同，其中，激光-脉冲电弧复合焊接的ψ值最高（36%），其次为激光-标准MAG复合焊接（19%），激光-CMT复合焊接的ψ值最小（-12%）。

发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路，是应对气候变化、推动绿色发展的战略举措。近年来，作为新能源汽车制造的重要结构材料，车用铝合金性能的不断提升给后续的焊接加工带来了全新的挑战。与传统弧焊热源相比，激光-电弧复合热源具有诸多优势，为抑制铝合金焊接缺陷并提升焊接接头系数提供了新途径。较为全面地总结了近年来国内外学者在铝合金焊接缺陷（如软化、气孔）等形成及调控方面的研究进展，分析了现有研究工作中存在的问题并给出了激光-电弧复合焊接铝合金未来的研究方向，旨在为后续研究及应用提供参考。

为了探究复合热源对T4003铁素体不锈钢焊接特性的影响, 采用光纤激光-电弧复合焊接研究了工艺参数对接头形貌和组织性能的影响规律, 优化了工艺参数, 重点分析了焊缝金属和热影响区-40 ℃低温冲击韧性和提升机理。结果表明, 在优化参数下, 复合接头性能优异, 拉伸试样均断裂于母材, 抗拉强度为530 MPa, 且180°横向正弯和背弯试验中均未发现裂纹; 焊缝金属平均冲击吸收功为50 J, 略高于常规电弧接头, 但是热影响区平均冲击吸收功提升显著, 达到32 J, 为电弧接头的3倍, 提升的主要原因在于激光-电弧复合焊接的低热输入降低了热影响区粗晶区晶粒尺寸; 冲击断口形貌表明, 复合接头焊缝金属在终断区尚未出现韧脆转变, 仍然以韧窝为主, 但是热影响区在中部扩展区出现明显的准解理形貌, 开始出现韧脆转变。该研究促进了激光-电弧复合焊接在铁素体不锈钢中的应用。

对10 mm厚Q345钢进行高功率激光?MAG复合焊接试验，研究电弧功率对焊接过程熔滴过渡行为与飞溅的影响。结果表明：电弧功率会显著影响焊缝形貌与熔滴过渡行为，电弧功率过高或过低均会导致焊缝表面塌陷；当电弧功率为6860 W时，可获得平整光滑的焊缝形貌，且无咬边塌陷等缺陷；随着电弧功率增大，溶滴过渡模式逐渐由含短路过渡的混合过渡模式向单一射流过渡模式转变，前者主要包括大滴过渡、射滴过渡、射流过渡分别与短路过渡组成的混合过渡模式；混合过渡模式下的短路过渡是产生飞溅的主要原因，在单一射流过渡模式下匙孔处的羽辉气流会促进飞溅的产生。

为了优化DP800车用高强钢复合焊接的焊缝成形和工艺参数，基于响应面法建立了激光-电弧复合焊接主要工艺参数与焊缝特征参数之间的数学模型，并进行了方差分析。以特定熔深和最小化熔宽为目标，对激光功率、焊接电流、焊接速度进行了优化，得到最优工艺参数，并进行了试验验证。研究结果表明：激光功率和焊接电流与焊缝熔深呈正相关，焊接速度与焊缝熔深呈负相关；随着焊接电流的增加或焊接速度的降低，焊缝熔宽逐渐增大，激光功率几乎不对熔宽产生影响。在最优工艺参数下通过试验验证了模型的准确性，熔深和熔宽的误差率均在5%以内。

为探究万瓦级激光-MAG复合焊接焊缝成形特性，在不同的激光功率下，对比分析了三种不同复合焊接方法在焊缝成形、等离子体形态方面的差异性及关联性。结果表明：随着激光功率变化，焊缝的特征尺寸及波动与等离子体的特征尺寸及波动具有一定的对应关系，具体表现为：随着激光功率增加，等离子体面积及其波动都增加，焊缝熔深、熔宽及其波动均增加；当激光功率增加到20 kW时，等离子体面积及其波动的增量开始减小，焊缝尺寸的增量也开始减小，焊缝成形质量开始变差。激光‐单丝MAG复合焊接方法在20、25、30 kW激光功率下的平均熔深增量相比5、10、15 kW下的减小了71.64%。在相同的工艺参数下，与激光-单丝MAG复合焊接相比，激光-单丝MAG复合填丝焊接下的等离子体面积及其标准差显著增加，熔深减小，成形变差，而激光-双丝MAG复合焊接下的等离子形态、焊缝成形变化均不明显。随着激光功率增加，不同的添丝方式体现在焊缝成形及等离子体形态等方面的差异性逐渐增强，当激光功率增加到20 kW时，焊缝熔深以及影响熔深的等离子体面积及其波动的增量有所减小。

高氮钢焊缝中氮含量是影响其力学性能的重要因素。为解决高氮钢焊接时氮含量下降导致焊缝力学性能恶化的问题，以12 mm厚高氮钢板为对象开展激光-电弧复合焊接试验，通过改变焊接填充材料研究了氮含量对焊缝组织和力学性能的影响。结果表明：使用含氮焊丝可以有效补充焊缝中的氮损失，含氮焊丝的焊缝氮含量较高，在焊缝激光区，采用两种焊丝获得的焊缝氮含量均随着激光功率增加而增大。两种焊丝获得的焊缝组织均为奥氏体+少量铁素体。采用不锈钢焊丝获得的焊缝抗拉强度随激光功率增加而增大，采用含氮焊丝获得的焊缝抗拉强度随着激光功率增加呈先增大后减小的趋势，最大抗拉强度达953 MPa，焊缝断口均呈典型的韧性断裂特征。采用两种焊丝获得的焊缝冲击性能差异较大，冲击断口均具有明显韧性断裂特征。

开展了440 MPa级船用高强钢激光-电弧复合焊接试验，研究了焊接速度对焊缝成形和低温冲击韧性的影响规律。结果表明，焊接速度对焊缝成形具有较大影响：焊接速度较小时，焊接热输入较大，熔池易塌陷；焊接速度较大时，由于激光能量密度不足，激光小孔熔透不稳定，焊缝底部易形成驼峰。随着焊接速度增大，440 MPa级船用高强钢激光-电弧复合焊接焊缝的低温冲击韧性呈先增加后降低的趋势：当焊接速度低于1.0 m/min时，焊缝的－40 ℃冲击吸收功较低，小孔型气孔是主要影响因素；当焊接速度为1.2 m/min时，气孔倾向小，焊缝的冲击吸收功达到了175 J；当焊接速度增加到1.5 m/min以上时，贝氏体含量较大，焊缝的低温冲击吸收功下降。

熔滴过渡特性对于保证激光-电弧复合焊接成形质量十分重要。利用高速摄像机采集激光-熔化极惰性气体保护焊(MIG)复合焊接过程中的熔滴过渡图像，通过图像信号处理方法提取电弧感兴趣区域(ROI区域)面积、熔滴速度、熔滴过渡周期等特征，分析熔滴过渡特征与焊缝成形的关联；利用短时傅里叶变换和谱熵对电弧ROI面积进行时频分析，研究功率谱谱熵与熔滴过渡稳定性之间的规律。结果表明：熔滴过渡频率与熔滴速度有一致的变化趋势，稳定的熔滴过渡能提高焊缝成形的均匀性；功率谱谱熵能表征焊接过程的稳定性，当熔滴过渡失稳时，短时对数功率谱变得紊乱，瞬时谱熵增大，焊缝熔宽减小，表面铺展性降低。

研究了在坡口中进行复合焊时激光和电弧的耦合行为，结果表明：当光丝间距为2 mm时，激光和电弧能够持续耦合，但熔池表面波动剧烈，焊接飞溅较大，表面成形较差；当光丝间距为4 mm时，激光和电弧等离子体出现周期性耦合，熔池表面波动较小，焊缝表面成形较好。出现周期性耦合主要是因为焊丝熔化后先填充坡口，造成电弧下方液体堆积，激光作用区域和电弧作用区域的高度不在同一水平面上，使得实际光丝间距大于4 mm，激光和电弧不耦合；当堆积液体达到一定高度后，在重力和表面张力作用下液体向激光作用区域流淌，液面趋于水平，实际光丝间距接近4 mm，激光和电弧等离子体连接在一起，再次发生耦合。当光丝间距大于6 mm时，激光和电弧不发生耦合。