通过对10 mm厚Q345钢进行高功率激光-电弧复合焊接实验，对比研究了7.5 kW激光对不同模式电弧焊接熔滴过渡与焊缝成形的影响。结果表明：高功率激光的加入对标准熔化极活性气体保护电弧焊（MAG）、冷金属过渡弧焊（CMT）和脉冲电弧焊接过程中的熔滴过渡有显著影响。在标准MAG焊接过程中，激光会吸引和压缩电弧，导致电弧长度显著缩短，同时匙孔喷出的金属蒸气与等离子体会降低熔滴过渡频率；在CMT焊接过程中，激光会延长单次短路过渡周期，同时引起的熔池振荡会降低短路过渡的稳定性；在脉冲电弧焊接时，激光的加入提高了熔滴过渡频率，同时匙孔处的气流对熔滴过渡起阻碍作用，使熔滴向熔池侧面过渡，造成飞溅的产生。与单一电弧焊接相比，激光-标准MAG与激光-脉冲电弧复合焊接中的焊缝熔宽增加，而激光-CMT焊接中的焊缝熔宽的变化不明显；受熔滴直径和过渡频率的影响，激光-标准MAG与激光-CMT焊接中的焊缝余高减小，而激光-脉冲电弧焊接中的焊缝余高略有增加。三种电弧模式下激光与电弧相互作用的熔化能增量值（ψ）不同，其中，激光-脉冲电弧复合焊接的ψ值最高（36%），其次为激光-标准MAG复合焊接（19%），激光-CMT复合焊接的ψ值最小（-12%）。

发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路，是应对气候变化、推动绿色发展的战略举措。近年来，作为新能源汽车制造的重要结构材料，车用铝合金性能的不断提升给后续的焊接加工带来了全新的挑战。与传统弧焊热源相比，激光-电弧复合热源具有诸多优势，为抑制铝合金焊接缺陷并提升焊接接头系数提供了新途径。较为全面地总结了近年来国内外学者在铝合金焊接缺陷（如软化、气孔）等形成及调控方面的研究进展，分析了现有研究工作中存在的问题并给出了激光-电弧复合焊接铝合金未来的研究方向，旨在为后续研究及应用提供参考。

为了探究复合热源对T4003铁素体不锈钢焊接特性的影响, 采用光纤激光-电弧复合焊接研究了工艺参数对接头形貌和组织性能的影响规律, 优化了工艺参数, 重点分析了焊缝金属和热影响区-40 ℃低温冲击韧性和提升机理。结果表明, 在优化参数下, 复合接头性能优异, 拉伸试样均断裂于母材, 抗拉强度为530 MPa, 且180°横向正弯和背弯试验中均未发现裂纹; 焊缝金属平均冲击吸收功为50 J, 略高于常规电弧接头, 但是热影响区平均冲击吸收功提升显著, 达到32 J, 为电弧接头的3倍, 提升的主要原因在于激光-电弧复合焊接的低热输入降低了热影响区粗晶区晶粒尺寸; 冲击断口形貌表明, 复合接头焊缝金属在终断区尚未出现韧脆转变, 仍然以韧窝为主, 但是热影响区在中部扩展区出现明显的准解理形貌, 开始出现韧脆转变。该研究促进了激光-电弧复合焊接在铁素体不锈钢中的应用。

针对车用Al-Mg-Si合金激光-冷金属过渡（CMT）复合焊缝性能短板的问题，从Ti合金化的角度细化焊缝晶粒尺寸提高焊缝力学性能。研究表明，Ti合金化后，液相中析出了Ti（Al_1-xSi_x）₃相，为α-Al的形核提供了优质的异质形核点。且随着Ti箔厚度的增加（40 μm→80 μm），焊缝中Ti（Al_1-xSi_x）₃相体积分数明显增加（1.7%→4.2%），显著提高了α-Al形核率，有效细化了焊缝晶粒。因此，Ti箔厚度为80 μm时，焊缝平均晶粒尺寸由直接焊接条件下的148 μm降低至21 μm，焊缝硬度和抗拉强度分别提高了7.0%和8.2%，分别达到61 HV和225 MPa。

对10 mm厚Q345钢进行高功率激光?MAG复合焊接试验，研究电弧功率对焊接过程熔滴过渡行为与飞溅的影响。结果表明：电弧功率会显著影响焊缝形貌与熔滴过渡行为，电弧功率过高或过低均会导致焊缝表面塌陷；当电弧功率为6860 W时，可获得平整光滑的焊缝形貌，且无咬边塌陷等缺陷；随着电弧功率增大，溶滴过渡模式逐渐由含短路过渡的混合过渡模式向单一射流过渡模式转变，前者主要包括大滴过渡、射滴过渡、射流过渡分别与短路过渡组成的混合过渡模式；混合过渡模式下的短路过渡是产生飞溅的主要原因，在单一射流过渡模式下匙孔处的羽辉气流会促进飞溅的产生。

本文基于焊接过程中线性提高激光功率的方法研究了光纤激光‐TIG复合焊接焊缝中小孔型气孔的影响因素。结果表明，在复合焊接过程中将激光功率由0 kW线性增加至3 kW，可以获得激光功率和电弧电流对小孔型气孔的影响规律。当激光功率小于0.8 kW或大于2.2 kW时，焊缝内部均无小孔型气孔产生；当激光功率处于0.8~2.2 kW或保护气流量大于15 L/min时，焊缝内气孔相对较多，气孔率分别可达3.5%和5.5%；当激光功率为2 kW时，150 A的TIG电弧电流使熔宽提高了94%，熔深提高了35%，并控制了飞溅数量，改善了焊缝表面成形质量。进一步分析表明：电弧作用于小孔口的力是增加小孔不稳定性、提高焊缝中小孔型气孔数量的主要原因；激光功率变化导致孔内激光致蒸发量的变化是复合焊接焊缝中气孔数量改变的主要因素。

为探究万瓦级激光-MAG复合焊接焊缝成形特性，在不同的激光功率下，对比分析了三种不同复合焊接方法在焊缝成形、等离子体形态方面的差异性及关联性。结果表明：随着激光功率变化，焊缝的特征尺寸及波动与等离子体的特征尺寸及波动具有一定的对应关系，具体表现为：随着激光功率增加，等离子体面积及其波动都增加，焊缝熔深、熔宽及其波动均增加；当激光功率增加到20 kW时，等离子体面积及其波动的增量开始减小，焊缝尺寸的增量也开始减小，焊缝成形质量开始变差。激光‐单丝MAG复合焊接方法在20、25、30 kW激光功率下的平均熔深增量相比5、10、15 kW下的减小了71.64%。在相同的工艺参数下，与激光-单丝MAG复合焊接相比，激光-单丝MAG复合填丝焊接下的等离子体面积及其标准差显著增加，熔深减小，成形变差，而激光-双丝MAG复合焊接下的等离子形态、焊缝成形变化均不明显。随着激光功率增加，不同的添丝方式体现在焊缝成形及等离子体形态等方面的差异性逐渐增强，当激光功率增加到20 kW时，焊缝熔深以及影响熔深的等离子体面积及其波动的增量有所减小。

在激光-电弧复合焊接中, 由于焊接参数众多及各参数之间的耦合性, 任何一个参数的变化均会对焊缝形貌产生显著影响, 如何选取激光-电弧复合焊接工艺参数, 从而获得良好的焊缝形貌稳定性一直是复合焊接研究的重点。采用极坐标的方法对试验样件焊接形貌进行测量, 以焊缝形貌中心为坐标原点, 每间隔15°对焊缝形貌进行测量, 从而得到对应的24个极坐标尺寸。针对繁多的焊接工艺参数和焊缝形貌, 采用BP神经网络来建立复合焊接平板对接焊主要焊接参数(焊接电流、激光功率、焊接钝边、坡口角度、焊接间隙)和测量得到的24组极坐标尺寸之间的BP神经网络预测模型, 并用遗传算法对预测模型进行优化。根据预测得到的24组形貌尺寸, 通过计算左右对称尺寸差值的方差作为激光-电弧复合焊接焊缝形貌的对称度。研究结果显示, 优化后的焊接工艺参数和极坐标尺寸之间的预测精度在5%左右, 焊缝形貌对称度预测误差在13%左右。此方法对于焊接工艺参数的优化研究具有重要意义。

采用高功率双光束激光-金属活性气体（MAG）复合焊接技术对Q355ND钢进行焊接。通过调整双光束能量比分析激光能量密度分布对焊缝横截面成形、熔深及熔宽的影响，并获得了27 mm厚板“Y”型单面焊双面成型良好的对接接头。然后分析了焊缝区、热影响区的显微组织和主要元素分布，测定了焊接接头的显微硬度。试验结果表明，随着激光能量比的增大，焊缝熔深表现为先减小后增大的变化趋势，能量比的变化对熔宽影响较小，在激光能量比为0.75时获得了最深的焊缝熔深。通过调整能量比，所焊接的对接接头焊缝显微组织主要为铁素体和贝氏体。在焊接接头熔合线附近元素均匀分布，未出现元素迁移现象。硬度峰值出现在靠近熔合线热影响区附近，焊缝区硬度明显高于母材，热影响区硬度随着与焊缝中心距离的增加而逐渐减小。