采用激光-MIG复合焊接对轨道交通铝合金型材进行焊接研究，从焊接成形、气孔缺陷和熔池行为等方面研究了热源与焊接方向的夹角对于焊接特性的影响。结果表明，增大激光与焊接方向的夹角可使熔深、熔宽降低，当激光夹角从82.5°增加至110°时，熔深下降了50%，熔宽下降了25%，增大热源角度有利于焊缝中气孔逸出，当激光角度由82.5°增大至97.5°时，焊缝气孔率由3%下降至0%，增大电弧角度也有利于减少气孔。不同热源角度下熔滴过渡方式均为射滴过渡，增大激光和电弧与焊接方向的夹角会促使熔池变长。Fluent模拟结果说明热源夹角影响能量传播，增大激光角度会减弱能量向深度方向的传播，增大电弧角度会扩大其加热范围，进而增加熔池长度，提升熔池存在时间，有利于气孔排除。

采用双光束光纤激光焊接方法对特殊的十字交叉型接头进行焊接研究，从焊缝成形、力学性能和微观组织方面，系统研究了光斑排布方式和热输入对双光束激光焊接十字交叉型接头焊接特性的影响规律。试验结果表明，采用双光束激光焊接方法可成功实现十字交叉型接头的连接，获得成形良好、力学性能满足要求的接头。在热输入大于120 kJ/m时可实现接合面的完全熔合，且串行排布时焊缝成形明显优于并行排布。接头抗拉强度随热输入的增大而增大；在热输入相同条件下，串行排布接头抗拉强度明显大于并行排布，在热输入约为140 kJ/m时接头强度达到母材的96.5%。焊缝重熔区显微硬度高于未重熔区，这归因于重熔后焊缝中存在更多的针状δ铁素体。

系统研究了双光束焊接过程中能量比对焊缝成形以及能量利用率的影响，采用高速摄像技术实时观察了不同能量比下的熔池行为，分析了能量比对双光束焊接特性的影响机制。结果表明，随着能量比增大，双光束焊缝熔深先减小后增大，熔宽变化规律与之相反，并在能量比为50/50时获得最小熔深和最大熔宽。不同能量比下能量利用率差别较大，能量比为20/80和50/50时分别获得最大值32.7%和最小值27.8%。熔池尺寸同样受能量比的影响，随着能量比增大，熔池长度先增大后减小，而宽度一直减小。能量比对双光束焊接特性的影响主要归因于焊接过程中匙孔状态以及熔池流动方式的改变。

利用光纤激光对激光熔化沉积TC17钛合金与锻造TC17钛合金薄板进行了激光热导熔化焊接，利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和显微硬度计分析了接头的组织结构及显微硬度分布。结果表明，TC17钛合金激光熔化沉积件及锻件薄壁板状试样激光焊接接头凝固组织为沿未熔母材外延定向生长的细小树枝晶组织。锻造钛合金焊缝热影响区(HAZ)大且热影响区β晶粒发生了严重的长大现象，而激光熔化沉积钛合金焊缝热影响区小且热影响区β晶粒尺寸几乎无明显变化，表现出优异的焊接热稳定性。无论锻造钛合金还是激光熔化沉积钛合金，其焊缝区显微硬度高于母材，热影响区显微硬度低于母材。

对5A06铝合金激光电弧双面焊接（LADSW）特性进行研究，通过光谱诊断、电弧电压测量和基于斯塔克展宽法的电弧电子密度估算，对激光作用下的电弧物理特性进行分析。结果表明，借助电弧的辅助加热作用，可以明显地改善铝合金激光焊缝表面成形，显著降低甚至消除铝合金激光焊气孔。通过调整激光和电弧能量的匹配，可实现对接头形貌的控制，其中对称“X”型接头内部缺陷较少，具有最佳的力学性能，抗拉强度可达到母材的90%以上。与常规的钨惰性气体（TIG）电弧相比，典型的LADSW电弧形态具有明显的收缩；LADSW电弧具有更多的金属原子，而Ar原子则减少；LADSW电压下降，且更加稳定；LADSW电弧电子密度明显增加。与相同条件下的常规激光焊相比，LADSW激光焊等离子体面积略有增加。

本文以 5 .0mm厚LF6防锈铝合金板为试验材料 ,进行了CO₂激光 -MIG电弧射滴过渡的旁轴复合焊接试验。试验结果表明 ,在激光锁孔效应下 ,CO₂ 激光 -MIG复合焊接铝合金不仅具有在较宽的参数范围内焊缝成形美观 ,熔深熔宽增加 ,无气孔等优点 ;而且还发现 ,与单MIG焊接的熔滴过渡特性相比 ,复合焊接过程中一方面由于激光能量和激光锁孔效应产生的大量金属等离子体对熔滴的热辐射作用 ,促进了熔滴过渡 ;另一方面由于激光等离子体对熔滴的吸引力和金属蒸气对熔滴的反冲力又阻碍了熔滴过渡 ,两者综合作用改变了熔滴过渡方式和过渡频率。在此基础上 ,通过对复合焊接过程中焊接电流和电弧电压波形以及熔滴过渡特征的分析 ,进一步研究了激光功率、激光与电弧的作用位置以及激光束离焦量对复合焊接过程中熔滴过渡频率的影响规律。