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当代飞机技术的飞速发展对飞机材料与结构提出巨大需求与挑战,结构件减重成为航空制造的重要发展方向之一。铝锂合金由于其高比强度、较好的耐腐蚀性与热稳定性等优良性能,被大量应用于飞机结构材料。同时,激光焊接技术的飞速发展致使其广泛应用于铝合金连接。然而,由于铝锂合金的特性及飞机服役性能的要求,铝锂合金激光焊接技术仍存在诸多难点。本文针对2060、2099铝锂合金焊接结构,开展了两种典型接头形式的激光焊接工艺实验,重点研究了接头组织形态及其形成机理。首先,针对2060铝锂合金对接结构、以及2060铝锂合金蒙皮与2099铝锂合金桁条T型结构分别开展激光焊接试验及双激光束双侧同步焊接试验,观察焊缝横截面成形,以进行温度场仿真结果准确性验证。在此基础上,采用试验校核后的热源模型,基于焊件实物尺寸构建两种结构件激光焊接有限元模型,对两种结构件进行激光焊接温度场仿真求解,探究了不同工艺参数下两种结构件的熔池形貌,得到优化工艺参数范围以指导工艺实验研究。其次,基于激光焊接温度场求解结果,设计并开展了2060铝锂合金对接结构激光焊接实验。定量分析了焊接工艺参数对接头宏观形貌及微观组织形态的影响,考察了焊接接头中元素分布特征,并基于以上分析,探讨了组织形态及元素分布对焊接接头硬度分布特点及拉伸断裂特征的影响。实验结果表明,由于焊缝区域有益元素的烧损以及重元素的偏聚析出,在不填充焊丝的情况下对接结构激光焊接接头焊缝区域存在明显的强度损失。与此同时,基于以上温度场求解结果和对接结构激光焊接实验结果,设计并开展了2060-2099铝锂合金T型结构双激光束双侧同步焊接实验。考察了焊接接头宏观形貌特征、不同截面上微观组织形态特征、元素分布特征、焊接缺陷及其形成机理,并对比分析了两种结构件力学性能差异的影响因素。分析表明,T型结构件由于填充了焊丝,补充了焊缝的元素烧损,且引入了大量富硅硬质相,因此较之对接结构件力学性能有所上升。最后,本文聚焦于铝锂合金激光焊接焊缝边缘等轴细晶区(EQZ),基于合金元素、焊接热过程和熔池流动这三方面探究其形成机理及影响规律。分析表明,Li及Zr元素的存在对EQZ的形成至关重要,而焊接过程中熔池边缘固-液界面前沿的成分过冷及熔池内部的流动特征对EQZ的组织形态具有重大影响。