5083铝合金具有优越的抗蚀性和良好的机械性能，在现代工业中有着十分广泛的应用。传统的电弧焊接热输入量大、焊接效率低，引起焊接变形大和接头软化等问题。激光焊接具有能量密度高、焊接效率高、热输入量小和焊接变形小等优势，是一种高速发展的先进焊接方法，高亮度的光纤激光器以其高光束质量、高柔性、低运行成本和维护方便等特点，逐渐成为焊接用激光器的发展方向。但由于5083铝合金具有较高的镁含量，激光焊接时存在焊接过程不稳定、焊缝成形差等缺陷。激光－电弧复合焊接综合体现了两种热源的优势，避免了单一热源的缺陷和不足，为铝合金优质高效焊接提供了一条有效的路径。变极性TIG电源是一种正、负半波电流幅值和作用时间都不对称的方波电源，在满足阴极清理作用前提下，可以最大限度的降低钨极烧损。本文采用光纤激光－变极性TIG复合焊接5083铝合金，兼具了两种热源的优点，同时又弥补了各自的不足，提高了焊接效率，改善了焊缝成形和接头质量。本文采用IPG YLS-6000光纤激光器和Fronius MagicWave3000job数字化焊机，对厚度为4mm的5083H116铝合金进行了光纤激光－变极性TIG复合焊接试验研究。考察了变极性参数、电弧电流和热源间距对焊接过程和焊缝成形的影响，分析了焊缝的组织性能。借助高速摄像观察焊接过程中熔池和小孔的行为，以及焊丝的熔化过渡过程，分析了上述行为对焊接过程稳定性和焊缝成形的影响规律。采用高速摄像和光谱仪记录光纤激光焊接以及复合焊接过程中羽辉和等离子体的形态与光谱信息，研究了TIG电弧对高功率光纤激光焊接羽辉的影响规律，并深入分析了其主要影响机理。光纤激光－变极性TIG复合焊接5083铝合金能够提高焊接过程稳定性，显著改善焊缝成形，焊接速度比单光纤激光焊接提高15%以上。复合焊接消除单光纤激光焊接时咬边等缺陷，获得无气孔和裂纹的焊缝，复合焊接接头的强度和延伸率均优于单光纤激光焊接。随后，进行的光纤激光－变极性TIG复合填丝焊接研究表明，为获得稳定的焊接过程和良好的焊缝成形，焊接时应选择稳定的液桥过渡和直接过渡；通过添加填充焊丝能够消除复合焊接时存在的表面下凹的缺陷；获得成形饱满，无缺陷的焊缝，焊接接头的抗拉强度达到331MPa，为母材强度的97%，延伸率达到9.6%，比光纤激光填丝焊接和不填丝的复合焊接均有明显提高。采用传统的激光电弧复合焊接方法以及自行设计的激光－旁路电弧复合焊接方法，研究了TIG电弧对光纤激光焊接羽辉的影响规律。高功率光纤激光焊接羽辉主要包括上端狭长羽辉和下端不规则羽辉，羽辉由大量的微粒构成，TIG电弧的引入消除了上端狭长羽辉，显著提高了激光的能量利用率，分析认为TIG电弧对光纤激光焊接羽辉的影响主要表现为电弧等离子体将羽辉中的微粒气化，降低了羽辉对激光的吸收和散射，从而提高了激光的能量利用率和焊接效率。