采用脉冲激光偏移镁侧并添加铜中间层的方法对镁合金和钛合金进行激光对接焊接,研究了界面元素扩散和反应特点,分析了铜中间层厚度对接头组织和力学性能的影响及接头断裂的主要原因。结果表明:铜中间层的加入改善了焊缝/钛合金界面的组织,增大了界面附近Ti-Cu化合物的含量;随着铜中间层厚度增大,界面处Ti2Cu反应层的厚度逐渐增大并变得连续,且接头的断裂位置从界面反应层转变到焊缝区;当铜中间层的厚度达到30 μm时,接头的抗拉强度达到了121 MPa。

镁/钛(Mg/Ti)异种金属既不反应也不互溶的特性制约着两者之间的冶金结合和可靠连接。为解决这一问题并拓宽Mg、Ti的应用，采用富铝镁基焊丝对Mg/Ti实施激光填丝搭接焊，实现了Mg/Ti之间的连接。在此基础上，利用扫描电镜对界面进行观察分析，并利用Miedema二元热力学模型和Toop三元热力学模型对调控元素Al在界面处的扩散及连接机理进行研究。结果表明，在焊丝中调控元素Al的参与下，Mg/Ti界面处形成超薄的反应层，元素线扫描结果显示Al在靠近Ti一侧界面处富集，实现了界面的冶金结合。热力学计算结果显示，在界面处Al-Ti化合物具有更大的析出驱动力，而且Al在富Ti一侧的化学势较低，且Al的界面偏聚导致Al的化学势进一步下降，表明Al的扩散方式为上坡扩散。

镁/钛异种金属既不反应也不互溶的特性制约着两者之间的冶金结合和可靠连接。为解决这一问题，通过中间预置铝(Al)箔对镁/钛实施激光搭接焊。调整焊接工艺参数获得较好的焊缝成形，并对界面元素扩散及连接机理进行研究。结果表明，Al中间夹层的添加能很好地改善镁/钛界面的润湿铺展，促进了界面的冶金反应。当添加的Al中间层厚度为50 μm 时，接头载荷是未添加的1.8 倍，达到1010 N/cm。界面组织分析表明在激光直接辐照区形成了一定厚度的AlTi3相，其余部位为Ti基化合物( α -Ti)。焊缝中第二相数量随着Al夹层厚度的增加而增多，当形成网状结构时造成焊缝变脆，降低接头拉剪载荷。

为了研究激光冲击强化对镁合金耐腐蚀性的影响，采用电化学方法和钕玻璃脉冲激光（波长1064 nm，脉冲宽度20 ns）研究AZ31、AZ61和AZ91三种镁合金在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的电化学腐蚀行为，并对合金表面形貌、微观组织、显微硬度、自腐蚀电位和电化学阻抗谱进行实验测试与分析。结果表明：激光冲击强化改善了镁合金的耐腐蚀性。随着激光功率密度的增加镁合金自腐蚀电位正向移动，腐蚀电流密度降低，阻抗弧变大。当功率密度为0.7 GW/cm2时电流密度开始增加，阻抗弧减小。讨论和分析了Al含量、固溶和时效处理对激光冲击镁合金自腐蚀电位和阻抗谱的影响。

通过脉冲激光器(Nd-YAG)在AZ91D镁合金基底上熔覆Al+SiC粉体。采用扫描电子显微镜、能量色散谱（EDS）和X-射线衍射测定分析熔覆层的显微组织、化学成分和物相组成。研究表明：Al+SiC涂层主要由SiC，β-Mg17Al12及Mg和Al相组成，激光熔覆层与镁合金基底表现出良好的冶金结合。所有样品都具有树枝状结构，且随着SiC质量分数的增大，树枝状和胞状结构的间隔变得更大。熔覆涂层的表面硬度高于基底，并且随着熔覆层中的SiC质量分数的增加而增大，SiC质量分数为40%的熔覆层具有最大的显微硬度，达到180 HV，然而质量分数为10%的熔覆层硬度为136 HV。销盘滑动磨损试验表明，复合涂层中的SiC颗粒和原位合成的Mg17Al12相显著提高了AZ91D镁合金的耐磨损性，其中,SiC质量分数从10%增加到30%过程中磨损体积损失逐渐减少，SiC质量分数在20%～30%时熔覆层具有最好的耐磨性。

针对纯镁及镁合金的燃点难判定及热电偶测量破坏被测温度场分布、使用寿命短、难以小型化等问题，设计了一种新的比色测温装置。介绍了装置的基本结构及测温原理；提出了根据装置接收的两路光辐射变化的拐点来确定其起燃时间的方法，其对应温度即为燃点温度；利用光纤光谱仪测量纯镁燃烧前后的光谱作为系统波长和带宽选取的参考，计算发射率比值并将其用于温度修正；利用中温黑体炉对比色测温装置进行静态标定，获得静态灵敏度系数；最后以CO2激光器作为热源来点燃纯镁和镁合金AZ91D，同时用比色测温装置和红外测温仪进行燃点测试。实验结果表明，纯镁和镁合金AZ91D测量结果的相对误差分别为1.43%和1.08%。

以镁基焊丝为填充材料，采用双光束激光熔钎焊的方法对AZ31B镁合金/不锈钢的焊接特性进行了研究。分析了不同工艺参数对焊缝成形、接头力学性能和断裂行为的影响。结果表明，采用双光束进行填丝熔钎焊能够获得较满意的外观成形，无明显缺陷，焊接工艺范围较宽。接头拉伸均断裂于熔化焊的镁侧焊缝及热影响区(HAZ)，最大剪切强度为193 MPa，达到镁合金母材强度的71%。组织分析发现焊缝和HAZ的晶粒粗大，成为接头的薄弱部位，是接头失效的主要原因。钎焊侧界面发生了冶金反应，界面处生成1~2 μm的反应层。

采用固体脉冲NdYAG激光器，对AZ31B镁合金进行了液氮极端冷却条件下的表面熔凝试验，并与在空气中冷却的熔凝层和原始镁合金进行了对比。结果表明，液氮冷却熔凝层的晶粒比空气冷却熔凝层晶粒更加细小。液氮冷却熔凝层的显微硬度达到70~77 HV0.05，明显高于原始镁合金的显微硬度(约55 HV0.05)，且高于空气冷却熔凝层的60~67 HV0.05。磨损试验表明，液氮冷却熔凝层的磨损量为1×10-3 g，小于空气冷却熔凝层的2×10-3 g，说明液氮冷却条件更有利于镁合金表面耐磨性能的提高。在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的电化学极化曲线测试结果表明，液氮冷却熔凝层和空气冷却熔凝层的腐蚀电位较原始镁合金分别降低了22 mV和29 mV，阳极腐蚀电流密度分别提高了1倍和2倍，说明激光熔凝使镁合金的耐腐蚀性能有所降低。

采用光纤激光和CO2激光对AZ31B-H24镁合金进行堆焊和对接焊试验研究。从接头的焊缝成形、微观组织和力学性能等角度，对比分析两种激光的镁合金焊接特性。结果表明，镁合金光纤激光对接焊能够获得较好的焊缝成形，具有较好的工艺适应性，接头强度达到母材的95%以上，断口显示为韧性断裂，韧窝大且深；镁合金CO2激光对接焊容易产生气孔缺陷，接头强度大幅降低，仅为母材的47.6%，断口为混合型断裂方式。

为了提高镁合金激光焊接认识程度, 采用高功率CO2激光焊接了10mm厚AZ31镁合金, 并对焊缝微观组织和接头抗拉强度进行了研究。在高温作用下, 因为镁元素的高温蒸发与烧损, 焊缝表面会形成难以克服的凹坑缺陷。在实验条件下, 焊缝熔合区微观组织为等轴枝晶, 且随着焊接热输入的减少, 晶粒细化。抗拉强度测试表明, 表面凹坑和焊缝内气孔缺陷是影响接头抗拉强度的主要因素; 在表面凹坑缺陷存在时, 接头抗拉强度最高仅为母材的74％, 但是, 通过补焊消除该缺陷后, 接头抗拉强度达到母材的91％。焊缝气孔则是补焊接头表面凹坑缺陷消除后抗拉强度仍然低于母材的主要原因。结果表明, 采用适当方法消除表面凹坑及气孔缺陷是提高厚板镁合金激光焊接接头力学性能的必要方法。