为降低碳纤维增强热塑性复合材料(CFRTP)与铝合金进行激光焊接时,激光加热对铝合金造成的焊接缺陷,提升焊接接头的力学性能,将激光搅拌焊接方法引入到铝合金与CFRTP的焊接中。通过与传统的激光直线焊接方法进行对比后发现:在相同的激光功率和焊接速度下,激光搅拌焊接接头的连接强度为传统激光直线焊接的3.25倍;激光搅拌焊接还可以显著减少气孔缺陷,获得较好的焊缝形貌。为进一步研究CFRTP/铝合金激光搅拌焊接的机理,对CFRTP/铝合金激光搅拌焊接温度场进行仿真分析,结果表明:铝合金表面的温度场呈非等幅振荡形式变化,且出现了两个峰值,这是激光搅拌焊接能够降低焊接缺陷的主要原因之一。同时,对铝合金焊缝的熔深、熔宽进行计算,并与测量结果进行对比,仿真结果与实验结果的误差在9.87%以内。

为了研究碳纤维增强热塑性复合材料（CFRP）与不锈钢激光焊接的机理, 及不同工艺参量对焊缝质量的影响规律, 采用ANSYS建立了基于热传导焊的3维有限元模型, 计算得到了温度场和应力场的分布, 分析了激光功率、焊接速率和光斑直径等参量对焊缝宽度和焊接深度的影响规律, 并进一步计算分析了焊接后的残余应力对焊接质量的影响情况。结果表明, 该有限元模型能够快速、有效模拟激光对CFRP-不锈钢焊接温度场和残余应力分布; 激光功率、焊接速率和光斑直径等工艺参量对焊缝宽度和焊接深度有着重要的影响; 计算出的焊接残余应力与残余应力的理论分布规律也基本吻合, 验证了该有限元模型的可靠性。该研究结果对获得高质量CFRP-不锈钢焊接接头是有帮助的。