爆炸焊接是一项以炸药为能源实现同种或异种材料固态连接的工艺, 高效快捷、经济实用, 能够实现大面积焊接及异种材料结合, 在层状金属复合材料制备中得到广泛应用。为阐明异种金属材料爆炸焊接的相关研究与发展, 回顾了爆炸焊接相关的概念和基本原理。通过对焊接窗口理论的介绍, 指出了在四个界限围成的焊接窗口内选择爆炸焊接参数, 可获得较为优质的波纹。基于国内外研究现状, 从爆炸焊接界面组织和力学性能、热处理对界面组织的影响、结合界面的影响因素三个方面, 对爆炸焊接界面的相关研究进行了详细的论述。研究发现：界面结合处常出现裂纹、绝热剪切带及金属间化合物等缺陷, 可通过热处理、中间层使用、气体保护爆炸焊接等方法改善, 但其形成机理及控制途径仍需进一步深入研究。此外, 现阶段的数值模拟以SPH方法为主, 经对比分析, 该法能够有效模拟结合界面以及射流, 但也存在模拟过程单一的不足, 而且关于界面波的形成机理尚不清晰, 因此, 需建立科学完善的界面成波机理以及系统全面的数值模拟流程。随着新材料的不断涌现, 爆炸焊接技术将会在更多领域持续发挥重要作用。

本文研究了激光焊接参数电流、电压对焊缝成形以及等离子体的电子温度的影响, 建立了焊接参数电流、电压与焊缝熔深和熔宽的关系, 探究了激光焊接等离子体的电子温度与焊接质量及焊接过程稳定性的关系。研究结果表明, 等离子体的电子温度随着焊接电压和焊接电流的增大而增大, 焊接电流与等离子体的电子温度间呈一定的二次函数关系, 焊接电压与等离体子的电子温度基本呈线性关系; 焊接电流与成形的焊缝的熔深和熔宽有一定的线性关系, 熔深和熔宽均随着焊接电流的增大而增加; 焊接过程中等离子体电子温度的波动情况可以反映焊接过程的稳定性, 当焊接过程不稳定时, 等离子体的电子温度也随之发生波动。

采用激光搅拌焊接对7075铝合金与碳纤维增强热塑性复合材料(CFRTP)进行对接焊,分析了焊接工艺参数对接头连接强度的影响规律;对焊接接头的力学性能进行了测试,分析了影响接头强度的因素和接头的失效形式。结果表明:焊接速度对接头强度的影响最大,之后依次为离焦量、激光功率、搅拌振幅、搅拌频率和夹具气压;在最佳参数下得到的接头的连接强度为11.7 MPa,在此情况下接头断裂发生在CFRTP表层,接头的失效形式为CFRTP基体撕裂;测量了焊接时接头处的温度变化规律,温度过高或过低都会降低接头的强度;适当降低焊接速度能延长接头的高温存在时间,增加接头强度。

针对1.2 mm厚TC4钛合金薄板的光纤激光焊接, 从正交试验入手, 研究了不同焊接参数对焊缝力学性能的影响, 分析得出TC4薄板激光焊接的最优工艺参数。通过光学显微镜观察、显微硬度试验、拉伸试验和弯曲试验, 对比分析了最优焊接参数下焊缝与母材组织性能上的区别。结果表明: 激光功率对抗拉强度有较大影响, 离焦量和焊接速度影响水平相当。焊接规范合理时, 接头拉伸强度达到母材的93%以上, 延伸率为母材的83%以上, 断裂部位主要出现在母材区, 断口呈韧性断裂特征, 微观可见韧窝形貌。

采用10 kW碟片激光器焊接5 mm厚的TC4钛合金, 研究了焊接参数变化对焊接接头成形的影响。实验结果表明, 在碟片激光深熔焊条件下, 离焦量的改变对焊缝成形影响较大, 焊接速度变化对焊缝成形影响较小。在不同的焊接参数下, TC4钛合金焊缝具有近“酒杯”形和近“X”形两种截面形貌。不同的焊接参数下对焊缝熔宽尺寸影响较大, 当P＝4.3 kW, v＝2.7 m/min, f＝-2 mm时可以得到最窄的熔宽, 当P＝4.3 kW, v＝2.1 m/min, f＝0 mm时可以得到较宽的熔宽。随着焊接参数的变化, 激光的热输入也随之改变, 受高温等离子体和金属蒸汽的影响, 熔宽尺寸随之改变。通过调整激光功率、焊接速度和离焦量等激光焊工艺参数,可以对焊缝成形进行有效控制, 提高焊接接头质量。

采用双侧同步填丝激光焊接的方法获得Ti-6Al-4V 合金T 型接头，研究激光焊接参数对焊接缺陷如未熔合、气孔等的影响。试验结果表明：未熔合缺陷的产生由激光功率、焊接速度、激光入射角度及入射位置等参数所决定，足够大的焊接热输入(较高的激光功率，较小的焊接速度)，较小的激光入射角度以及较高的激光辐照位置可以避免出现未熔合缺陷。激光功率一定时，出现未熔合缺陷的焊缝在焊接过程中，熔池上方等离子体/金属蒸气喷发量多于无此类缺陷的焊缝。不同焊接参数下T 型接头焊缝中的气孔缺陷具有典型的小孔型气孔特征，激光功率一定的情况下，较高的焊接速度有利于减少此类气孔。

利用激光透射焊接技术对聚丙烯(PP)塑料进行焊接，研究了激光焊接热塑性塑料的可行性。通过正交试验法研究了激光功率、焊接速度、碳黑含量对焊接强度和焊接质量的影响。探讨了线能量对焊接强度的影响。结果表明：对PP 材料来说，激光功率是首要影响因素，其次是焊接速度，最后是碳黑含量。最佳的焊接工艺参数为激光功率50 W，焊接速度15 mm/s，碳黑质量分数0.15%。线能量对焊接质量有较大影响，线能量在1.5～3 J/mm 可得到较好强度的焊件。

以150 mm×30 mm×8 mm的高强钢板为试验材料,采用YAG激光-熔化极活性气体保护焊(MAG)电弧复合焊接方法,研究了各参数(主要包括激光功率P、光丝间距DLA、电流I、电压U等)对焊接熔深、熔滴的过渡特征和焊缝的截面形貌的影响。结果表明:在改变焊接熔深时, 激光功率起到主导的作用, 同时激光与电弧间存在最佳的能量匹配值, 当激光功率约为电弧功率的2/3时, 焊接熔深的增加最为显著; 激光功率P与光丝间距DLA对熔滴过渡的受力有很大的影响, 从而决定了熔滴的尺寸大小与过渡频率, 而电弧能量对熔滴的过渡模式起主导作用; 在焊缝截面形貌中, 激光功率P主要影响熔深及熔深面积, 电弧能量主要影响焊缝宽度及余高面积, 且各参数的改变, 余高的变化量均很小, 而热影响区(HAZ)宽度及面积与总的热输入量成正比, 热输入量越大热影响区(HAZ)越大。

在激光塑料透射焊接理论的基础上，采用半导体激光器焊接聚碳酸酯(PC)塑料薄板，研究了激光焊接热塑性塑料的可行性。设计并确定了激光透射焊接的实验方案，包括激光器和焊接材料的选择。通过微观金相实验分析了焊接因素对焊接质量的影响。通过正交实验法研究了激光功率、焊接速度、炭黑含量对焊接质量的影响。结果表明对于聚碳酸酯材料而言，激光功率是影响焊接质量的首要因素，其次是焊接速度，最后是炭黑含量。

本文以激光-MIG复合焊焊接工艺参数对焊缝形状的影响为出发点,对复合焊进行了初步的研究.实验研究了激光与电弧之间的距离、离焦量、焊接速度、送丝速度、电弧的类型以及激光的倾斜角度等工艺参数对复合焊焊缝的熔深熔宽的影响.实验表明,激光与电弧之间的距离(DLA)对复合焊的熔深影响较大,在DLA为2mm时,熔深达到最大.离焦量主要是通过影响能量密度来影响熔深和熔宽,在离焦量为+2mm时熔深达到最大,不同于单独激光焊负离焦时熔深最大.焊接速度有一个合适的范围,在这个范围内随着焊接速度的增加,熔深熔宽减少.送丝速度对复合焊的焊缝形状影响最大,送丝丝度较小时焊缝形状类似于单独激光焊;送丝速度过大电弧等离子体屏蔽激光,焊缝形状类似于MIG.激光的倾斜角度对复合焊的焊缝熔深熔宽也有一定的影响,当激光的倾斜角度为10oC时,熔深达到最?笕劭碜钚?