为了研究界面状态对CFRTP/金属激光连接质量的影响规律, 实现二者高质量的连接。对不同界面情况下的样件进行了焊接实验、强度拉伸测试以及断面组织分析, 找到了添加树脂层厚度、不锈钢表面粗糙度对接头剪切强度的影响规律, 以及酸洗和激光微织构化处理提高接头连接强度的机理。结果表明, 通过金属表面预处理和提高结合面熔融树脂量均能有效提高接头的剪切强度, 特别是激光微织构化处理后拉伸样件的失效发生在树脂基体与碳纤维之间, 这说明CFRTP/不锈钢之间的连接剪切强度已超过了CFRTP内部基体树脂与碳纤维的结合强度。

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。

为了提高紫铜对激光的吸收率，实现低功率激光的紫铜焊接，采用波长532 nm 的纳秒激光器对紫铜表面进行预处理，可使紫铜对1064 nm 波长激光的反射率从95%降低到15.5%，大大提高了焊接时激光的利用效率。同时，利用500 W 光纤激光器对厚度为0.3 mm 的紫铜激光焊接工艺展开了研究，对不同焊接速度和离焦量下的焊缝宽度、焊接强度、焊缝显微硬度进行了比较分析，找到了最佳的焊接参数。另外，对黑化处理与涂敷石墨后紫铜的焊接质量进行了比对，发现黑化处理后激光焊接的焊缝显微硬度和抗拉强度均优于涂敷石墨的情况。