为解决飞行器舵翼部件异种材料间的连接成型问题, 采用光纤激光对3 mm厚的GH4169与20Cr13平板在不同的焊接工艺参数下进行激光焊接试验, 并对焊缝进行X射线检测、显微组织观察及常温高温拉伸试验, 检测结果表明：离焦量为+2 mm时, 可获得内部气孔缺陷较少的焊缝; 线能量小于100 J/mm时, 利于避免微观热裂纹的产生; 激光功率取2.2 kW、焊接速度取30 mm/s、离焦量取+2 mm时, 常温抗拉强度最高, 且在较大参数范围内均可获得400 ℃、600 ℃拉伸性能优于20Cr13母材的焊缝。

采用光纤激光-CMT复合焊接工艺对6 mm厚5454-H24/6106-T6铝合金型材进行对接焊试验。经工艺参数优化后, 得到成形良好的焊接接头,在此基础上分别进行了1次、2次和3次补焊, 对比分析了多次补焊后接头的显微组织和力学性能, 并评估了接头的热裂纹敏感性。结果表明, 所得到对接接头和3次补焊接头的焊缝横截面均为典型的“Y”型, 随着补焊次数增多, 熔宽增大, 相应的热影响区(Heat affected zone, HAZ)范围也越宽, 焊缝区显微组织晶粒变大, 气孔倾向有所增加。复合焊接接头的抗拉强度和屈服强度都有所降低, 焊接接头均于焊缝处断裂。补焊后, 6106侧热影响区显微硬度有所下降, 而5454侧热影响区未出现明显降低。补焊后, 热裂纹敏感性升高, 在控制好工艺和降低焊接缺陷的情况下, 可以进行三次补焊。

随着轻量化、结构功能一体化的强劲需求, 高强铝合金复杂精密零件在航天航空等领域应用广泛, 但因其焊接性能和铸造性能差, 传统加工方法难以制备。激光选区熔化成形(SLM)技术是制备该类零件的最有前景的新方法。高强铝合金对激光吸收率低、热导率高、易氧化、含大量易烧损合金元素, 有很强的热裂倾向, 成形难度极大, 因此目前其SLM成形技术远落后于其他材料。但是由于其广阔的应用前景, 近几年发展迅速。总结了国内外高强铝合金激光选区熔化成形的研究现状、发展趋势及存在的主要问题。

采用Nd: YAG激光脉冲对不锈钢薄板与铝合金板材进行点焊搭接试验, 研究了电流、脉宽对焊点熔深、焊点裂纹的影响, 测试并分析了焊点的结合强度。 研究结果表明, 焊点的熔深随着电流、脉宽的增大而增加, 且与电流、脉宽的乘积呈正相关关系; 焊点裂纹分表面宏观裂纹与内部显微裂纹, 表面宏观裂纹是由于Si的偏析及其低熔共晶, 在焊点熔池凝固收缩时产生了热裂纹。 内部显微裂纹是由于焊点的铝合金熔合区形成了铝铁金属间化合物所导致的脆性相裂纹。通过参数优化, 电流为120 A、脉宽为7 ms、离焦量为－3 mm时, 既能避免焊点宏观裂纹, 又能获得一定熔深; 熔合区域的金属间化合物厚度可控制在5 μm左右, 内部显微裂纹倾向较小, 3个焊点拉伸剪切力可达75.2 N。

2198-T851铝锂合金是一种密度低、比强度高、耐腐性能和低温性能良好的新型高强铝锂合金。采用6 kW光纤激光器对1.8 mm厚的2198-T851铝锂合金薄板进行对接焊。研究填充Al-Cu系2319焊丝时焊接工艺参数对焊缝成形与焊接热裂纹的影响，观察裂纹形貌，测试接头显微硬度与力学性能，并观察分析断口形貌。结果表明，激光焊接2198铝锂合金填充2319铝铜焊丝时，在合适的激光功率、焊接速度和送丝速度条件下，可获得成形良好、无热裂纹的焊缝，接头抗拉强度272 MPa，伸延率1.6%，断裂发生在焊缝区，呈现韧性断裂特征。

在已有实验的基础上, 利用已得实验数据, 运用逐步回归模型和B.P神经网络模型, 通过MATLAB平台进行理论计算。研究结果表明, 理论计算与实验值具有良好的吻合性, 其相对误差在8%以下, 均方根误差在0.05以内; 模型研究表明氧元素是促进铝合金焊接热裂纹增长的主要元素之一, 镁等元素则抑制热裂纹的形成; 通过采用改进的B.P神经网络模型, 对多元逐步回归模型的预测能力进行了验证, 其数值试验结果表明, 热裂纹敏感系数同各元素含量呈现拟线性的多元函数关系。该逐步回归模型能够对激光焊接铝合金热裂纹的形成进行预测及控制, 为激光焊接裂纹预测和控制的工程化应用提供一种比较可行的方法。

利用调Q Nd:YAG激光器输出的1064 nm纳秒脉冲激光聚焦在石英上，分别采用激光热加工法和激光诱导等离子体法加工微通道。热加工的通道长度可控，通道周围产生热裂纹；诱导等离子体加工的微通道内壁光滑，通道深度可达4 mm。研究了激光热加工微通道时的温度场和热应力分布，分析了激光诱导等离子体加工微通道的过程。研究表明，激光热加工时温度场的存在导致热应力的产生，热应力超过石英断裂阈值使石英发生炸裂，导致微通道的形成及热裂纹的产生；激光诱导等离子体法由于等离子体屏蔽效应产生的高温等离子体烧蚀石英形成微通道，避免了热裂纹的产生。

激光焊接过程中较快的冷却速度可能会加剧凝固热裂纹的发生。目前对于激光焊接过程中凝固热裂纹敏感性的系统研究还较少，如何准确测量焊接凝固热裂纹发生的临界应变和温度是获得热裂纹敏感性数据的关键。利用基于高速高倍在线摄像的U型热裂纹实验，捕捉到激光焊接过程中凝固热裂纹发生的瞬间，并通过跟踪测量热裂纹尖端附近两点的位移变化获得凝固热裂纹发生的临界应变；同时，在焊接过程中采用在线观察热电偶投入法对焊接熔池后端的温度变化进行了测量。通过改变U型热裂纹实验的拉伸载荷，获得不同温度下热裂纹发生时的临界应变，从而构建表征凝固热裂纹敏感性的韧性曲线。

以2.2 m/min激光扫描速度，采用对接和搭接两种方式高速焊接0.7 mm薄板殷瓦合金。借助金相显微镜和扫描电子显微镜观察焊缝显微组织，讨论焊缝中心的热裂纹形成机理，对比分析不同接头形式的热裂纹敏感性。实验结果显示，殷瓦合金的高速激光焊缝为铸态单相奥氏体树枝晶。对接焊缝中心出现热裂纹，而搭接焊缝未发现热裂纹。分析认为，在树枝晶凝固最后阶段，焊缝两侧树枝晶粒的大角度晶界能γgb大于2倍液态薄膜固/液界面能γsl，液态薄膜完全桥接需要临界过冷度ΔTb。殷瓦合金散热系数低，过冷度不足，焊接残余拉伸应力δr将导致液态薄膜开裂。对接时容易出现热裂纹。而搭接时开裂的液态薄膜有上层液态金属流入补充，能有效降低焊缝的热裂纹敏感性。

为实现无损在线探测缸盖内部热裂纹，提出一种基于红外热成像技术，由缸盖表层温度直接判断其内部热缺陷的新方法。以某型柴油机缸盖为研究对象，分析了缸盖的传热机理，结合缸盖温度场的三维分布，确定了其内部易产生热裂纹的部位，并对裂纹结构进行了加工模拟。构建缸盖温度场检测台架，对正常结构缸盖与裂纹缸盖开展了外部特征区域温度场的检测。结果表明，在缸盖传热边界一定的情况下，缸盖表层温度场的变化能直接反映缸盖内部热裂纹缺陷，具体表现为传热受阻的左表面特征区域最高温度值降低，而其他特征表面由于传热量的增强使得表面上的温度升高，这与缸盖实际的传热规律相符。