针对厚度为(2.0+1.5) mm扩散连接成形后的TC4钛合金的焊接技术，开展了激光焊接和TIG填丝焊接的工艺研究。对两种焊接方法的接头均进行了焊后650 ℃热处理去应力，分析了各方法接头的微观组织，测试了接头的力学性能，结果显示：采用适当的工艺，两种焊接方法均可得到成形良好的接头；相较于氩弧焊接，激光焊接接头组织的晶粒更小，α′相更多；激光焊接剪切强度及平行于焊缝的拉伸性能高于氩弧焊接，但弯曲强度及垂直于焊缝的拉伸性能低于氩弧焊接。

试验采用TIG填丝焊和CO2激光焊两种工艺方法对08Al钢进行对接焊, 通过电化学腐蚀试验研究两种焊接接头的母材、热影响区及焊缝区的耐蚀性能。结果表明, CO2激光焊接头热影响区的耐蚀性优于母材, 母材的耐蚀性优于TIG填丝焊热影响区, TIG填丝焊热影响区的耐蚀性优于CO2激光焊焊缝区, TIG填丝焊焊缝区的耐蚀能力在所有测试区域中最差, 腐蚀表面点蚀坑最多。分析认为, 焊缝区和热影响区受热输入量的影响不同, 导致焊后晶粒尺寸、组织形态及分布不同是耐蚀性存在差异的主要原因, 焊缝合金元素含量和焊后残余应力对金属耐蚀能力的影响并不明显。

利用光谱诊断方法结合高速摄像研究所提出的药芯焊丝的填丝TIG焊接新工艺的电弧特性, 借助高速摄像研究药芯焊丝TIG焊的熔滴过渡方式； 通过对焊接电弧进行光谱采集点扫描, 对采集的谱线进行元素标定, 以药粉中活性元素K和Na作为追踪目标, 统计得到电弧中药粉成分的分布范围； 并利用Boltzmann图法计算TIG焊电弧的温度场分布, 分析了熔滴过渡方式对电弧温度场分布的影响。 研究结果表明, 通过调整丝极间距, 得到药芯焊丝TIG焊的三种典型的熔滴过渡方式: 滴状过渡(2 mm)、 渣柱过渡(5 mm)和搭桥过渡(7 mm)。 药粉中的活性元素K和Na等集中分布在熔池上方的电弧空间, 且其分布受丝极间距的影响, 丝极间距越小其分布越靠近钨极, 容易造成对钨极的污染。 不填丝TIG焊的电弧温度分布呈钟罩形, 等温线关于钨极轴线近似对称分布； 与不填丝TIG焊相比, 药芯焊丝TIG焊的电弧温度场受熔滴过渡的影响发生了不同程度的扭曲, 滴状过渡的电弧温度场扭曲严重, 焊接过程中飞溅较大； 相比于滴状过渡, 渣柱过渡和搭桥过渡的电弧温度场扭曲程度较小且焊接过程稳定, 适合该TIG焊方法的使用。

分别采用脉冲激光焊和氩弧焊对0.7 mm厚1Cr18Ni9Ti不锈钢薄板实施焊接, 并针对两种方法获得的焊接接头的表观质量、显微组织和力学性能进行了对比研究。结果表明, 激光焊接试样的热影响区宽约60 μm, 焊缝组织为垂直于熔合线外延生长的柱状晶; 氩弧焊焊接试样的热影响区宽约1.3 mm, 热影响区内形成孪晶组织, 焊缝内靠近熔合线附近为外延生长的柱状枝晶, 到焊缝中心区域转化为等轴枝晶。基于多元合金凝固柱状晶/等轴晶转变模型揭示了两种焊接方法下焊缝区凝固组织的形成机理。显微硬度及室温拉伸性能测试结果表明, 两种焊接方法获得的焊缝区的硬度均略低于母材, 氩弧焊焊接接头的硬度分布曲线呈马鞍形, 热影响区的硬度最低。激光焊接薄板试样的抗拉强度显著高于氩弧焊。

试验采用TIG填丝焊和CO2激光焊分别对2 mm厚08Al钢进行对接焊，通过静拉伸、弯曲试验及显微硬度测试研究了两种焊接接头的力学性能。结果表明，CO2激光焊和TIG填丝焊拉伸试样均在母材位置发生断裂，拉伸强度均达到300 MPa；CO2激光焊接接头弯曲角度大于TIG填丝焊，弯曲达到180°后未出现微观裂纹；08Al钢TIG填丝焊和CO2激光焊接接头显微硬度从熔化区到母材整体呈现下降趋势，而TIG填丝焊在靠近母材附近的热影响区出现显微硬度的小幅度上升，CO2激光焊在部分相变区出现小幅度的上升；CO2激光焊接接头熔化区显微硬度波动大于TIG填丝焊。

脉冲TIG焊由于其优越的特性而广泛应用于工业中, 准确测量电弧温度对分析焊接过程有重要意义。 论文基于光谱学理论计算了氩元素的粒子数密度与温度之间的关系曲线, 计算了794.8 nm氩原子谱线的发射系数与温度之间的关系曲线, 利用高速摄影获得了794.8 nm特征谱的电弧图像, 根据Abel变换和标准温度法计算了脉冲TIG焊峰值时刻和基值时刻的电弧温度场分布。

通过采集TIG,MIG焊接过程的光谱辐射信息,基于等离子体辐射的基础理论,对其焊接电弧辐射进行了分析,TIG焊与MIG焊的光谱分布由于气氛中金属元素浓度的差别,辐射强度和分布都存在较大差别:MIG焊不仅金属线谱数量多,辐射强度比TIG焊大,且随熔滴过渡波动明显。针对其光谱分布和变化特点,选择了特征谱段,用于焊接质量的检测;对于TIG焊选取线谱聚集的紫外区辐射(230-300 nm),对于MIG焊选取以连续辐射为主的可见光区辐射(570-590 nm),建立了不同焊接方法下,焊接电弧光谱信息在焊接质量检测上的应用理论基础。还进一步通过在焊接过程中预设干扰因素,采集焊接过程在特征谱段的信号,对选择谱段的试验验证表明:基于建立的理论基础,可以有效地利用焊接电弧光谱信息,对焊接质量及焊接过程干扰因素实现判识,特征谱段的信号具有很好的信噪比。