基于铜基焊丝CuSi3Mn1，采用钨极惰性气体保护焊（TIG）和激光?TIG复合焊方法开展了QP980钢搭接焊接头的成形、组织与力学性能研究。结果表明：搭接焊接头由熔焊区、钎焊区和热影响区组成；TIG焊接头只有上基板发生部分熔化，而激光‐TIG复合焊接头的上下基板均发生了部分熔化；随着电弧电流增大，两种接头的接触角均减小，钎焊区长度均增加；脉冲激光的加入可以进一步降低接头的接触角，增加钎焊区长度；接头熔焊区以铜基体为主，内部分布着富铁小岛和富铁颗粒；钎焊区的铜基体中分布着少量富铁颗粒。随着电弧电流增加，TIG和激光?TIG复合焊接头的拉剪载荷均增加；在相同的电弧电流下，激光?TIG复合焊接头的拉剪载荷更高；当激光功率为240 W、电弧电流为140 A时，搭接焊接头的拉剪载荷可达12.4 kN；接头断裂位置均位于焊缝处，断裂路径由钎焊区扩展到熔焊区。本文研究表明，增加钎焊区长度能够强化接头性能，接头中的强化相为富铁小岛和富铁颗粒。

根部驼峰缺陷是激光?MIG复合焊接（MIG焊，熔化极惰性气体保护焊）中常出现的焊接缺陷之一，因该缺陷出现在焊件背部，所以在焊接过程中不易被发现。为检测根部驼峰缺陷，采用高速摄像机捕捉焊接图像。对预处理后的图像进行阈值分割得到熔池轮廓图像，通过局部形态学处理进一步获取熔池二值化图像。提取二值化图像的四组归一化不变矩，并采用滑动均值法进行降噪处理，进而获得不变矩特征。建立动态调整学习率算法的一维卷积神经网络模型，以熔池尾部图像的四组归一化不变矩及其滑动均值作为输入。通过9150个连续焊缝样本检测值和实际值的比较，验证了该网络模型具有良好的检测能力。该方法可应用于封闭式的平板对接焊，通过采集激光?MIG复合焊接中焊件表面信号，对无法直接观察的背部驼峰缺陷进行检测。

采用ANSYS对中厚板铝合金的激光-MIG复合焊接过程进行数值模拟, 分析激光-MIG复合焊接过程中温度场、残余应力及焊接变形的分布情况。结果发现, 由于工件表面与内部的散热速度差异, 温度场呈现中间高、周围低、以焊缝为中轴线的椭圆形分布。随着焊接的进行, 工件的等效应力在不断增大, 焊接过程中工件两侧出现＞300 MPa的高应力区; 随着工件的冷却, 工件两侧刚性固定面的应力集中开始不断消退, 且高应力区在工件冷却后消失。工件完全冷却后, 高应力区域主要集中分布在焊缝周围, 最高值可达175 MPa, 工件两侧应力分布较为均匀, 在125~130 MPa范围内。焊后工件总变形呈现以焊缝为中轴线的椭圆形分布, 焊缝两侧单位变形量最高可达0.19, 焊缝部位单位变形量为0.09。

为了优化DP800车用高强钢复合焊接的焊缝成形和工艺参数，基于响应面法建立了激光-电弧复合焊接主要工艺参数与焊缝特征参数之间的数学模型，并进行了方差分析。以特定熔深和最小化熔宽为目标，对激光功率、焊接电流、焊接速度进行了优化，得到最优工艺参数，并进行了试验验证。研究结果表明：激光功率和焊接电流与焊缝熔深呈正相关，焊接速度与焊缝熔深呈负相关；随着焊接电流的增加或焊接速度的降低，焊缝熔宽逐渐增大，激光功率几乎不对熔宽产生影响。在最优工艺参数下通过试验验证了模型的准确性，熔深和熔宽的误差率均在5%以内。

以3 mm厚6082-T6铝合金为母材进行激光-MIG复合焊接，研究激光功率与送丝速度对焊缝成形、微观组织及力学性能的影响，并对不同功率下的焊接接头进行气孔缺陷分析。结果表明，在激光功率为1 900 W、送丝速度为4 m/min时，焊缝成形最好，接头显微硬度从母材到焊缝中心呈现先减小后增大的趋势，热影响区处存在软化现象，接头抗拉强度可达313 MPa，延伸率达6.18%。焊缝中心组织为细小等轴晶粒，熔合区为垂直于熔合线生长的柱状晶。另外，随着激光功率的不断增大，接头气孔数量、尺寸及气孔率均随之增大。

高氮钢焊缝中氮含量是影响其力学性能的重要因素。为解决高氮钢焊接时氮含量下降导致焊缝力学性能恶化的问题，以12 mm厚高氮钢板为对象开展激光-电弧复合焊接试验，通过改变焊接填充材料研究了氮含量对焊缝组织和力学性能的影响。结果表明：使用含氮焊丝可以有效补充焊缝中的氮损失，含氮焊丝的焊缝氮含量较高，在焊缝激光区，采用两种焊丝获得的焊缝氮含量均随着激光功率增加而增大。两种焊丝获得的焊缝组织均为奥氏体+少量铁素体。采用不锈钢焊丝获得的焊缝抗拉强度随激光功率增加而增大，采用含氮焊丝获得的焊缝抗拉强度随着激光功率增加呈先增大后减小的趋势，最大抗拉强度达953 MPa，焊缝断口均呈典型的韧性断裂特征。采用两种焊丝获得的焊缝冲击性能差异较大，冲击断口均具有明显韧性断裂特征。

为研究激光功率对铝合金激光-MIG复合焊接过程稳定性的影响，采用高速摄像及NI USB-6251数据采集卡对复合焊接过程中电弧参数、熔滴过渡行为及飞溅产生行为进行了研究。结果表明：随着激光功率增大，电弧峰值电流减小，而峰值电压增大；在4 kW激光功率时，以射滴过渡为主，偶尔发生短路过渡情况，随激光功率小幅增加，短路过渡现象消失；当激光功率增大到5.5 kW时，稳定的一脉一滴过渡中出现了两脉一滴的过渡形式，降低了熔滴过渡稳定性。激光功率增大，金属蒸气对匙孔壁上液态金属剪切力也随之增强，导致匙孔壁上方飞溅产生次数增加。当激光功率为4~4.5 kW时，匙孔后壁飞溅产生次数明显多于匙孔前壁，但激光功率大于5 kW后，匙孔前后壁飞溅次数相当。最后，对匙孔前后壁熔池金属进行了受力分析，并总结了匙孔壁上方飞溅产生的机理。

为了得到稳定的激光双电弧复合焊接过程, 采用空间重构技术对不同焊丝间距下焊接过程特征电流最大李雅普诺夫指数(LLE)进行了数值计算, 通过理论分析和实验验证, 取得了不同焊丝间距焊接电流的LLE和标准偏差数据。结果表明, 激光位于两弧中心, LLE小于0.61、间距为3mm~9mm时, 热源耦合良好, 焊接过程稳定;焊丝间距为7mm时最佳, 焊缝表面平整光滑且熔深最大;LLE可以作为焊接稳定性的判据, 且与电信号、电弧形态和熔滴过渡的观察结果吻合度较高。这一结果对保证焊接过程的稳定和安全是有帮助的。

针对钢/铝熔钎焊过程中焊接头金属间化合物(IMCs)厚度较厚、接头抗拉强度较低的问题，采用超声波辅助激光-MIG复合熔钎焊(MIG焊，熔化极惰性气体保护焊)的方法，获得了不同超声功率下的钢/铝熔钎焊接头。研究了超声波功率的变化对钢/铝熔钎焊接头的焊缝组织和界面IMCs的影响。结果表明，随着施加的超声功率的增加，超声对熔池的搅拌作用增强，焊缝晶粒明显细化。超声作用下熔池的最高温度降低，温度梯度减小，这使得焊接接头界面处的IMCs的厚度减小，并且FeAl₃相的含量降低；当超声功率增加到200～210 W时，IMCs中仅含Al₈Fe₂Si相。当功率为130～140 W时，去余高接头的抗拉强度可达172 MPa，相较于未施超声时增加了12%。

采用激光-MIG复合焊接对轨道交通铝合金型材进行焊接研究，从焊接成形、气孔缺陷和熔池行为等方面研究了热源与焊接方向的夹角对于焊接特性的影响。结果表明，增大激光与焊接方向的夹角可使熔深、熔宽降低，当激光夹角从82.5°增加至110°时，熔深下降了50%，熔宽下降了25%，增大热源角度有利于焊缝中气孔逸出，当激光角度由82.5°增大至97.5°时，焊缝气孔率由3%下降至0%，增大电弧角度也有利于减少气孔。不同热源角度下熔滴过渡方式均为射滴过渡，增大激光和电弧与焊接方向的夹角会促使熔池变长。Fluent模拟结果说明热源夹角影响能量传播，增大激光角度会减弱能量向深度方向的传播，增大电弧角度会扩大其加热范围，进而增加熔池长度，提升熔池存在时间，有利于气孔排除。