采用选区激光熔化技术烧结混合后的18Ni300马氏体模具钢粉末和微米SiC粉末，研究加入不同体积分数的SiC粉末对成型试样表面粗糙度、微观结构及力学性能的影响。结果表明，随着SiC体积分数增加，试样顶面的隆起和球化现象加剧，表面粗糙度和孔隙变大，侧面粘粉严重，凝固组织由胞状晶向柱状晶再向枝晶转变，试样的硬度和抗拉强度均高于未添加SiC粉末试样。当加入的SiC粉末体积分数为0.5% 时，试样的硬度和拉伸强度最大，分别达到了371.1 HV和1.51 GPa，相比未添加SiC粉末试样分别提升了7%和54.8%。因此，SiC粉末的加入虽然提高了顶面的粗糙度及孔隙率，但可转变和细化晶粒，增强位错密度提高力学性能，进而提升试样综合使用性能。

通过数值模拟与试验研究相结合的方法, 针对SiO2活性剂的添加对激光焊接304不锈钢厚板熔池流场动态行为的影响规律展开深入研究。首先建立活性激光焊接不锈钢厚板的数学模型, 数值研究活性剂对熔池流体流动的影响; 然后基于钨粒子示踪原理, 采用高速摄像系统进行实时监测, 试验研究活性剂对熔池流场的作用机制。结果表明, 活性剂的涂敷会对熔池流体流动方式产生一定的影响。熔池上表面出现从熔池两侧到中心的速度向量, 熔池横截面出现从熔池边缘到中心的涡旋。结合示踪钨粒子由熔池边缘向中心运动的现象, 说明涂覆活性剂后流体的流动方向发生了改变, 由熔池边缘流向熔池中心。同时, 活性剂的涂敷会改变熔池流体的流速, 涂敷活性剂的试样上表面、纵截面和同一位置横截面的流体流动最大速度较未涂敷活性剂分别增加了25.8%、8%和33.8%。

为了研究活性剂对激光焊接试样熔池温度的影响，以304不锈钢厚板为对象，建立了活性激光焊接的ANSYS 3维有限元模型，数值模拟其焊接温度场，并采用红外热像仪同步监测熔池温度变化情况。综合数值计算与试验检测数据，对比分析了涂覆不同活性剂及未涂敷活性剂的试件在激光焊接过程中的温度变化趋势。结果表明,数值模拟结果与试验结果基本吻合，活性剂涂敷并未对温度场分布造成明显影响，但对熔池的峰值温度略有改变，相比未涂敷活性剂焊接试件，SiO2和TiO2活性剂使熔池峰值温度升高约7%～9%，NaF活性剂使熔池峰值温度降低约5%。此研究将丰富和发展活性激光焊接厚板的基础理论，为活性激光焊的推广应用提供重要理论和试验基础。

为了研究活性焊接技术增大低功率激光焊接接头性能的可行性, 提高小功率激光焊的焊接效率和降低成本, 采用活性激光焊接法, 针对SiO2和Cr2O3活性剂的添加对车体用不锈钢焊接性能的影响进行了理论分析和试验研究, 并与无活性剂焊接试件进行了对比, 取得了焊缝成形、接头显微组织、力学性能及元素分布等方面的研究数据。结果表明, 活性剂的涂覆有效提高了试样对入射激光能量的吸收, 增大了作用于试样的激光功率密度, 进而增加了焊接熔透性。在同一参数条件下, 涂覆适宜厚度SiO2和Cr2O3活性剂试件的焊缝熔深均大于未涂覆活性剂试件。在活性剂的作用下, 接头微观组织仍主要为等轴晶与柱状晶, 但热影响区略有增大。与Cr2O3活性焊接试件及无活性剂焊接试件相比, SiO2活性激光焊接试件的晶粒更细小致密。同时, 活性剂及其涂层厚度对焊缝表面形貌和接头抗拉强度也均有一定的影响, 涂层厚度为0.045 g/cm2 的SiO2活性焊接试件的焊缝平整连续、鱼鳞纹致密均匀成型质量最好, 且接头抗拉强度也最大。此外, 由能谱分析两活性元素在接头中未显著改变焊缝的化学成分相对含量。因此, 适宜活性剂的添加有效改善了低功率激光焊接不锈钢试件的综合性能。

为研究力学性能、耐蚀性和抗冲击性能都较好的车身用镀锌钢激光拼焊焊缝质量, 采用Nd: YAG脉冲激光器及数控加工系统对其进行激光拼焊试验。基于正交方案及极差分析法, 系统研究了各工艺参数对激光焊接接头质量影响的主次关系, 理论分析计算了试验条件下的因素水平最优组合及其估计值, 并从焊缝成形质量、接头力学性能和微观组织等方面针对优化前后试样的焊接质量进行了对比分析。结果表明, 工艺参数因素对试样抗拉强度的影响大小依次为焊接速度＞电流占空比＞气流量＞离焦量＞脉冲宽度; 经正交极差优化后的最佳参数组合为电流占空比Q＝39%, 脉冲宽度p=61 ms, 焊接速度v＝2.50 mm/s, 气流量q＝19 L/min、离焦量Δf＝－0.7 mm; 优化后的试样的焊缝表面成形质量更好、接头强度和硬度均有提高, 焊缝与热影响区的晶粒与组织也更细小致密。