本文研究了激光功率、过渡层厚度、复合过渡层和激光偏置等对Ti6Al4V合金与304不锈钢激光焊接接头的影响规律。采用扫描电子显微镜（SEM）、能谱（EDS）、X射线衍射（XRD）和电子背散射衍射（EBSD）等分析方法表征了焊接接头的断裂特征。研究结果表明,接头强度和断裂位置取决于激光功率。在激光功率为4 kW下获得的接头最大抗拉强度达到300兆帕,为最优功率。当激光功率超过4 kW时,接头抗拉强度下降。与激光功率为3 kW和6 kW的焊接接头相比,4 kW的焊接接头断裂表面与钛合金之间距离的增加,且较多的铜残留在钛合金板上,这表明在该功率下铜原子可以较远的渗入到钛合金表面从而提高钛合金与铜过渡层的结合强度。断口分析表明,与激光功率为3 kW和6 kW的焊接接头相比,4 kW的焊接接头的断裂面更粗糙。XRD结果表明,在4 kW焊接接头的断裂面上形成了αTi,（V）和（Ni）等固溶体相。4 kW的焊接接头的金属间化合物（IMCs）具有最大的厚度,其中包含不连续的脆性化合物和一些较软的钛-铜金属间化合物（IMCs）,从而导致其机械强度高于其他样品。EBSD观察表明IMCs层的厚度和接头强度之间存在线性关系,4 kW的焊接接头中,Cu₃Ti₂化合物晶界处具有最连续的大角度晶界,因此断裂机制为韧性断裂。研究了单层和复合过渡层中铜过渡层的厚度对钛合金-不锈钢接头的强度与微观组织的影响。单层过渡层使用0.5 mm,1 mm和1.5 mm厚的铜过渡层接头中,当厚度为1 mm,激光功率为4 kW时强度最大。随着铜的厚度从0.5 mm增加到1 mm,接头强度逐渐增加。然而,随着铜的厚度增加到1 mm以上,最大强度开始下降。XRD分析表明,FeTi相集中在沿裂缝扩展路径周边以及0.5mm厚铜过渡层的的断裂表面。然而,在1 mm厚的铜过渡层接头样品中没有金属间化合物（FeTi）和（Cr₂Ti）形成。同时,在0.5 mm和1 mm厚的铜过渡层接头拉伸试验后分别断裂在α钛+FeTi和CuTi+CuTi₂化合物之间。EBSD观察表明,在0.5 mm厚铜过渡层的焊接接头中,断裂发生CuTi和Cu₃Ti₂化合物晶界间,为穿晶断裂;而在1 mm厚的铜样品的焊接接头中,断裂发生在Cu₃Ti₂晶界处,也为沿晶断裂。对于复合过渡层焊接实验,SS/Cu0.5-V/Ti样品的XRD结果表明断裂表面聚集有大量Fe₂Ti和FeTi化合物,而SS/Cu1-V/Ti样品断裂表面主要包含Cu-Ti金属间化合物。拉伸实验后SS/Cu0.5-V/Ti和SS/Cu1-V/Ti样品断裂边缘的微观组织分别主要为共晶FeTi+Fe₂Ti相和共析αTi+Ti₂Cu相。EBSD观察表明SS/Cu1-V/Ti接头断裂主要发生在α钛和Cu₃Ti₂化合物的小角度晶界处;而对于SS/Cu0.5-V/Ti接头断裂主要发生在Fe₂Ti相的大角度晶界处。因此,SS/Cu1-V/Ti接头的强度比SS/Cu0.5-V/Ti接头强度高179%,延伸率为其10倍左右。XRD表征表明,0.5毫米厚铜过渡层接头试样中含有大量的脆性金属间化合物,例如Fe₂Ti和Cr₂Ti等;而复合过渡层接头断裂表面未发现任何Fe-Ti和Cr₂Ti相。EBSD分析表明,复合夹层试样的断裂扩展沿CuTi相穿晶和FeTi化合物枝晶间。然而,在单层过渡层接头中断裂扩展沿Fe₂Ti化合物晶间。因此,SS/Cu-V/Ti接头的抗拉强度和延伸率分别比SS/Cu/Ti接头提高了32%和61%以上。对1 mm厚铜的复合过渡层研究表明,由于未形成CuTi脆性金属间化合物,在3.5 kW激光功率时SS/Ni-Cu1/Ti接头样品的强度比SS/Cu1/Ti接头高。XRD分析表明,SS/Cu1-V/Ti接头的强度比SS/Ni-Cu1/Ti接头高,这是由于接头内生成了韧性的NiTi相而不是脆性的NiTi₂相。拉伸测试的断裂边缘的显微组织表明,SS/Cu1/Ti试样断裂在共晶CuTi和CuTi₂化合物处,而SS/Ni-Cu1/Ti和SS/Cu1-V/Ti接头分别断裂在CuTi₂相和共析αTi+CuTi₂化合物处。上述在裂缝边缘聚集的主要的相和CALPHAD模型预测的成分一致。在SS/Cu1-V/Ti接头中,断裂发生在Cu₃Ti₂和α钛小角度晶界之间,而SS/Cu1-V/Ti接头中由于存在较软的化合物因此具有更高的强度。因此,采用激光功率3.5 kW的SS/Cu1-V/Ti接头比SS/Cu1/Ti接头的抗拉强度和延伸率分别提高了49%以上和317%。对于SS/Cu/Ti接头,激光聚焦于铜-不锈钢界面试样的拉伸强度和伸长率分别比激光聚焦于铜中间层的样品提高了131%和181%。激光聚焦在铜中心的SS/Cu/Ti接头断口包含一些诸如Fe₂Ti和Cr₂Ti的脆性金属间化合物;然而,激光聚焦在铜-不锈钢界面试样包含固溶相、Cu-Ti金属间化合物和少量FeTi相。对于激光聚焦在铜中心的接头样品断裂发生在FeTi+Fe₂Ti+（Cu）处;而对于激光聚焦在不锈钢-铜界面处的接头样品,断裂在Ti+FeTi相处。激光聚焦在铜中心样品断口的扩展路径大致经过Fe₂Ti晶界处;而激光聚焦在不锈钢-铜界面上的样品,断裂在CuTi和Cu₃Ti₂晶界处发生沿晶开裂。对于复合过渡层SS/Cu-V/Ti样品接头,激光功率为3.5 kW时当激光位置从Cu-V界面偏移至铜中心时,接头强度从123 MPa增加到166.34 MPa。XRD分析表明激光聚焦与Cu-V界面处的样品断口表面为Fe₂Ti和FeTi相。然而,激光聚焦在Cu中心接头的断口表面没有形成Fe₂Ti和Cr₂Ti相。断裂边缘的微结构特征表明,激光聚焦在Cu-V界面试样中产生了共晶FeTi+Fe₂Ti;激光聚焦在铜中心的试样断裂发生在FeTi+CuTi₂处。EBSD观察表明,激光聚焦在铜中心的试样断裂沿着凝固于FeTi相枝晶间的CuTi相穿晶扩展;而当激光聚焦在Cu-V界面时,断裂沿着Fe₂Ti相穿晶扩展。