试验采用激光填丝焊接方法对低合金高强钢进行焊接，利用高速摄像研究了激光功率、送丝速度和离焦量等工艺参数对焊接过程稳定性的影响，并以优化的工艺参数获得了良好的焊接接头。结果表明：减小激光功率或增加送丝速度都能降低气孔率；当离焦量为0 mm时，气孔率最低。焊接稳定性依赖于熔滴过渡模式，当熔滴过渡模式为液桥过渡时，激光填丝焊接稳定性得到改善。激光填丝焊接接头的丝材熔化区为奥氏体和马氏体双相组织，激光作用区为马氏体单相组织，激光区显微硬度高于丝材熔化区。

开展了440 MPa级船用高强钢激光-电弧复合焊接试验，研究了焊接速度对焊缝成形和低温冲击韧性的影响规律。结果表明，焊接速度对焊缝成形具有较大影响：焊接速度较小时，焊接热输入较大，熔池易塌陷；焊接速度较大时，由于激光能量密度不足，激光小孔熔透不稳定，焊缝底部易形成驼峰。随着焊接速度增大，440 MPa级船用高强钢激光-电弧复合焊接焊缝的低温冲击韧性呈先增加后降低的趋势：当焊接速度低于1.0 m/min时，焊缝的－40 ℃冲击吸收功较低，小孔型气孔是主要影响因素；当焊接速度为1.2 m/min时，气孔倾向小，焊缝的冲击吸收功达到了175 J；当焊接速度增加到1.5 m/min以上时，贝氏体含量较大，焊缝的低温冲击吸收功下降。

研究了在坡口中进行复合焊时激光和电弧的耦合行为，结果表明：当光丝间距为2 mm时，激光和电弧能够持续耦合，但熔池表面波动剧烈，焊接飞溅较大，表面成形较差；当光丝间距为4 mm时，激光和电弧等离子体出现周期性耦合，熔池表面波动较小，焊缝表面成形较好。出现周期性耦合主要是因为焊丝熔化后先填充坡口，造成电弧下方液体堆积，激光作用区域和电弧作用区域的高度不在同一水平面上，使得实际光丝间距大于4 mm，激光和电弧不耦合；当堆积液体达到一定高度后，在重力和表面张力作用下液体向激光作用区域流淌，液面趋于水平，实际光丝间距接近4 mm，激光和电弧等离子体连接在一起，再次发生耦合。当光丝间距大于6 mm时，激光和电弧不发生耦合。

基于激光穿透焊的工艺特性和热源特点, 建立了新型的高斯面热源+三维锥体热源的组合式热源模型。先采用正交试验法探索五个模型参数对焊缝熔深和熔宽的影响, 筛选出权重比较大的f1、ze、re三个参数。然后, 基于Weldox960钢激光焊接试验结果, 用模式搜索法对混合热源模型进行了反演计算, 将反演后获得的模型参数带入模型进行熔池温度场的模拟。结果表明, 计算结果与试验结果吻合度非常好, 证明高斯面热源和三维锥体热源的混合热源能够有效的模拟激光焊过程中的热流分布。另外, 还发现相比于离焦量而言, 三个模型参数和功率的关系比较明显。

采用真空激光焊接方法对10Ni5CrMoV低合金高强钢进行焊接,研究了环境压力对焊缝组织和力学性能的影响。结果表明:真空激光焊接可以明显改善激光焊缝的表面成形质量,增加焊缝熔深;环境压力对焊缝组织的影响不大,对热影响区组织的影响明显;不同环境压力下得到的焊缝均由马氏体组成;在热影响区,随着环境压力的降低,碳化物逐渐析出,显微组织由马氏体向马氏体+碳化物+极少量粒状贝氏体转变,并且出现了少量铁素体;真空环境下得到的焊缝中马氏体含量降低是硬度下降的主要因素;在环境压力为10 Pa时,焊缝硬度较大气环境下的减小6.2%;拉伸试样均断裂于母材处,试样出现明显的颈缩现象,断裂方式为韧性断裂。

为了研究冷轧复相钢和低合金高强钢(HSLA)差厚板的拼焊性能，采用10 kW 级光纤激光器，改变激光功率和焊接速度进行拼焊实验。针对焊缝成形、金相组织、接头硬度、拉伸强度和成形性能进行一系列测试实验。结果表明，冷轧复相钢和低合金高强钢光纤激光拼焊可以得到成形良好的焊缝。焊缝组织以板条马氏体树枝晶为主，复相钢热影响区分为回火软化区、细晶等轴马氏体区和粗晶等轴马氏体区以及混合区等。拉伸试样断裂位置均位于低合金高强钢母材，焊缝杯突裂纹均位于薄板一侧并平行于焊缝。实验结果为冷轧复相钢和低合金高强钢差厚板激光拼焊提供一定的工艺和理论指导。

在对16 mm厚11CrNi3MnMoV低合金高强钢采用激光-熔化极活性气体保护焊（MAG）复合多层焊技术实现可靠连接的基础上，对焊缝和母材的硬度、拉伸、冲击性能进行分析，并从断口特征方面对其断裂原因和机制进行研究。结果表明，焊缝抗拉强度达到817 MPa，比母材高13%，其断口韧窝相对细小均匀，而母材断口的粗大韧窝明显多于焊缝，表明焊缝强度高，母材韧性好。冲击试验中随着温度降低，母材冲击功保持稳定，而焊接接头冲击功逐渐减小，-40 ℃左右发生延脆性转变。焊缝断口主要存在韧性断裂区和脆性断裂区，而母材只存在韧性断裂区。