采用基于激光诱导熔化极惰性气体保护(melt inert gas, MIG)电弧焊的增材技术，研究了插补沉积和十字交叉沉积两种不同沉积路径对2319铝合金块体组织性能的影响。结果表明：插补沉积的晶粒细小，柱状晶生长方向一致；十字交叉沉积的晶粒粗大，柱状晶生长方向杂乱无章。在力学性能上，插补沉积和十字交叉沉积的平均硬度分别是97.9 HV和89.2 HV，十字交叉沉积下试件的整体硬度分布更均匀。插补沉积试件的强度和塑性具有各向异性，十字交叉沉积试件的强度和塑性具有各向同性。其中，插补沉积试件沿X方向和Y方向的抗拉强度分别为233.58 MPa和275.52 MPa，延伸率分别为6.34%和11.12%。十字交叉沉积试件在XY平面的极限抗拉强度为251.33 MPa，延伸率为7.68%。研究表明，对于铝合金块体的激光诱导MIG增材技术制造，插补沉积试件在Y方向上的整体组织性能优于十字交叉沉积试件。

以镁合金/钢对接接头为研究对象,选用组合热源模型模拟激光诱导TIG电弧复合热源的作用,考虑激光与TIG电弧的耦合效应及Fe-Ni固溶区的形成,利用ANSYS软件对焊接温度场分布和热循环曲线进行模拟计算。结果表明:所得模拟结果与实验结果吻合良好,验证了所建热源模型的准确性及适用性;镁合金/钢对接焊接头的峰值温度可达2249 ℃,焊接高温作用于镍夹层及其邻近的钢母材,促进了界面的冶金反应及元素扩散,为Fe-Ni固溶区、高熔点AlNi相及双固溶体结构界面层的形成提供了温度条件;液态镁合金熔池停留时间为0.28 s,能保证其在钢侧进行充分的润湿铺展,实现接头的良好成形;在熔池的搅拌作用下,AlNi强化相弥散分布,使得镁合金焊缝的强度增大。

为了改善和提高不锈钢TIG电弧增材制造零件的成形质量和力学性能,加入小功率激光对TIG电弧进行诱导增强,对比激光加入前后的电弧形态,研究不同激光功率下制得的增材制造墙体的抗拉强度及微观组织。结果表明:激光的诱导作用能够压缩电弧,稳定堆积过程,提高堆积速度,实现墙体的低热输入堆积,提高墙体的力学性能;墙体的微观组织主要是柱状树枝晶;热量的积累使得墙体从下到上的枝晶间距逐渐增大,墙体从下到上的硬度值逐渐降低;墙体最顶部为等轴树枝晶;激光诱导电弧复合增材制造的316不锈钢墙体由奥氏体和铁素体组成。

提出了加入Ni中间层的6061铝合金与DP980高强钢搭接接头激光诱导电弧复合连接技术,采用该技术实现了6061铝合金与DP980高强钢的良好连接。分析了Ni中间层对搭接接头力学性能、微观组织的影响,并分析了Ni中间层在焊接过程中的作用。使用光学显微镜、扫描电镜、电子探针、X射线衍射仪等对典型焊接接头的显微组织、元素分布进行分析。结果表明:在铝合金与高强钢之间加入Ni中间层,能有效阻止Fe元素向铝合金基体中扩散,并改变了6061/DP980界面金属间化合物的种类及分布,金属间化合物的厚度明显减小,金属间化合物主要由FeAl₃和Fe₂Al₅组成,Ni元素也发生扩散,并主要以Al-Ni化合物及Fe(Ni)固溶体的形式存在于焊缝中。添加Ni中间层焊接接头的剪切拉伸载荷可达到173 N/mm,比未添加Ni中间层的接头提高了约35%。