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。

钢、铝两种材料因为物理性能和化学成分上存在较大差异，导致钢铝焊接成为难点。为了得到高质量的钢/铝接头，采用7种激光扫描路径对DP780双相钢和5083铝合金两种金属进行搭接点焊试验。研究激光扫描路径对钢/铝接头宏观形貌、金相组织、显微硬度和剪切强度的影响。结果表明：扫描路径的变化对接头的影响较大，相比于常规焊接，摆动焊接的接头具备更好的连接质量，焊缝表面成形效果更好；钢/铝接头主要由马氏体和铁素体组成，使用激光摆动点焊的接头晶界明显，在马氏体和铁素体交界处有少量的片状珠光体，且焊缝各处的晶粒种类无较大差异，因此焊缝各处力学性能相同，减少受力后，出现应力集中的现象；摆动点焊钢/铝接头的力学性能得到提升，钢侧接头的最大显微硬度可达450 HV，是常规的1.06 倍，剪切强度为83 N/mm，是常规焊接的2.12 倍。

利用光纤激光对TA15钛合金蒙皮网格结构进行焊接，采用同轴高速摄像监测方案对不同焊接参数下的熔池形貌进行图像采集与特征提取。结果表明，采取基于亮度特征的熔池边缘分段提取方法可以解决熔池图像前后亮度不均匀问题，提取准确的熔池边缘信息。熔池宽度和后拖角度与对T型接头焊缝结合面宽度具有强相关性，熔池长度、宽度、后拖角度与T型接头焊缝熔深具有强相关性。同时，建立了焊接工艺参数与焊缝成形的回归分析模型，并对焊缝成形尺寸进行预测，焊缝结合面宽度和熔深的平均预测误差分别为0.14 mm和0.10 mm。

Laser-MAG复合焊接具有焊接速度快、自动化程度高、焊接热变形小等优点, 是船舶焊接技术发展的重要方向。采用 Laser-MAG复合焊接方式, 通过改变两种热源的相对位置, 对10 mm厚船用高强钢EH36进行了堆焊试验。研究了激光引导电弧(L-A)和电弧引导激光(A-L)两种行走方式以及激光与电弧之间夹角大小对焊缝成型的影响。结果表明, Laser-MAG复合焊接中, A-L焊接方式相较L-A焊接方式对焊缝表面成型更有利, 成形更均匀, 但飞溅量更大, 其焊缝熔宽较小, 熔深较大; 无论是L-A还是A-L焊接方式下, 焊枪与竖直方向夹角越大, 焊缝成型越不稳定、飞溅量越大, 但焊缝熔深几乎不受其影响。

为了解决激光自熔焊接时薄板焊缝易产生负余高的问题及满足高装配精度的要求，提出了激光填丝焊接(LWFW)工艺，开展了Hastelloy C-276屏蔽套材料的LWFW实验，研究了工艺参数对焊缝形貌的影响，分析了接头不同区域的显微组织、元素分布及显微硬度特征。结果表明，运用LWFW可以获得上下表面正余高可控的焊接接头，在优化工艺参数条件下可获得上下余高、接触角基本一致的焊缝形貌。焊缝晶粒细化明显，母材与熔化线交界处无明显热影响区，焊缝不同熔化区域元素分布均匀，没有明显的元素宏观偏析，但柱状枝晶区Mo元素存在显微偏析。接头不同熔化区域显微硬度分布均匀，硬度值与母材的基本相当。

由于多传感匙孔特征参数可以有效地反映大功率激光焊接质量状态，本文研究了匙孔特征信息的提取方法并建立了焊缝成形预测模型。以大功率盘形激光焊接304不锈钢为试验对象，应用近红外高速摄像机和X射线视觉成像系统同时提取了焊接过程中的熔池动态图像，并分割出匙孔区域。针对近红外图像，应用矩方法导出匙孔的不变矩特征，同时定义并提取匙孔面积和最前端点纵坐标两个特征; 针对X射线图像则提取匙孔深度和熵两个特征。在不同激光功率条件下得到匙孔特征并进行特征融合分析，然后建立了3个BP神经网络焊缝成形预测模型。探索了匙孔形态、焊接条件和焊接状态三者之间的联系，实现了对焊接过程的在线监测。试验结果表明，将两个传感器获取的匙孔特征信息融合并进行主成分分析变换后，熔宽和熔深的预测绝对误差平均值分别为0.18 mm和0.57 mm，比基于单个传感器获取匙孔特征建立的BP神经网络分别减小了0.03 mm和0.31 mm，显示提出的方法能够有效在线监测大功率盘形激光焊接状态。

采用微脉冲激光技术实现了厚度约为25 μm FeSiB 非晶薄带的搭接，研究了脉冲功率P、脉冲宽度T、脉冲频率F 等主要工艺参数对焊缝成形的影响，分析了接头力学性能的变化规律。研究结果表明，当P 与T 搭配恰当时(P为4.8~7.2 W、T 为1.5~1.9 ms、对应脉冲能量E 为0.9~1.2 J)才可以获得焊缝成形良好、力学性能优异的焊接接头。随着T 的增加，热影响区和焊缝区显微硬度逐渐降低，而随着P 的增加，显微硬度先增大后减小；接头抗拉强度随着T 和P 的增大呈先增大后减小的趋势变化。当P=7.2 W、T=1.7 ms、F=1.5 Hz时，热影响区和焊缝区平均硬度值最高，约为1300 Hv和1000 Hv，抗拉强度可达363 MPa。

采用开发出来的振镜螺旋扫描焊接方式进行实验，研究了激光螺旋扫描焊接3003铝合金时螺旋扫描半径与螺旋扫描频率对焊缝成形的影响。实验结果表明，在所测的螺旋扫描参数内，在螺旋扫描频率一定时，螺旋焊接接头熔深随螺旋扫描半径的增大而减小，螺旋焊接接头熔宽随螺旋扫描半径的增大而增大。在螺旋扫描半径一定时，熔深随频率先减小后增大。对各螺旋扫描参数下焊透的试样进行拉伸试验，合适的螺旋扫描参数可以提升焊缝的抗拉强度。在螺旋扫描频率为100 Hz,螺旋扫描半径为0.5 mm时所得焊缝抗拉性能最好，达到母材的74.1%。