本文通过理论与实验的结合方法,重点针对材料20Mn2与材料Q345D的激光焊接工艺,并通过改性实验使焊件重熔连接使焊缝区域的力学性能提升焊缝质量的研究且通过金相显微镜、扫描电镜、显微硬度计、拉伸性能测试、能谱仪（EDS）等分析手段,对焊缝的组织及性能进行研究,并利用有限元分析软件对焊接过程温度场和应力场进行了仿真模拟。由此得出的工艺参数对焊件焊缝形貌、焊缝各区域组织变化及焊缝熔合区、热影响区及其邻近的母材硬度变化趋势及提高力学性能的相应结论如下:本文首先采用有限元软件进行激光焊接的模拟分析,对异种钢模拟出焊接时温度场及应力进行数值模拟变化,为激光焊接打下一个理论的基础。,其结果指出热源中心处在焊接仿真中温度最高,等温线的形似为椭圆形,且热影响区较小。得出熔池并不是完全对称,左右熔池有所差别,激光功率1800w时焊缝深2.51mm,激光功率调至2700w时焊缝深度模拟值为4.31mm,功率超过2700后焊缝深度都不会变大。焊缝两侧5mm处的温度出现峰值时间相隔较短,因材料的物理参数不同温度达到峰值的时间也不同。焊缝及其附近应力较高,且发现激光焊接出现应力松弛现象通过单一变化激光工艺参数,研究发现焊缝区域硬度的变化、力学性能变化及焊缝区域微观组织变化不同。结果得出:焊缝不同区域微观组织为平面晶、胞状晶、树状晶、等轴晶且硬度向两侧逐渐降低趋势和在一定范围内单一变化激光工艺参数焊缝的深度和力学性能与其成正相关变化。当焊接功率1600W焊缝值2.73mm,调至2800W时焊深增至5.01mm焊宽增到6.75mm,激光功率在2300W前,焊缝拉断后的延伸率小于5%,当激光功率为2800W,所承受的拉力值达到18kN抗拉强度约为399Mpa。当焊接速度为1mm/s时,焊深5.03mm,焊接速度由2mm/s时增到2.5mm/s时焊深开始下降,到3.5mm/s后材料融合后性能降低。焊接速度处在2mm/s之前为塑性断裂,焊接速度值1mm/s时拉断力值最大16.83kN。并与仿真结果焊缝熔池进行对比验证发现形貌极为相似且焊缝中心温度最高最后,为进一步改善焊缝质量在原有激光焊接工艺基础上采取焊接熔覆和超声辅助方法,将焊接区域开坡口后填充Ni60粉末通过实验发现,焊接熔覆区域力学性能较好,焊缝组织为等轴晶、树枝晶以及胞状晶且观察发现熔覆层和基体能形成较好冶金结合体。并得出焊接熔覆层微观组织与温度梯度差值,冷却时间,过冷度及晶体形成晶核的时间相关,且超声波辅助激光熔覆焊接的焊缝组织与未采用超声波辅助的相比显著细化。本文研究为两异种材料的激光焊接提供了新的实验思路及实验方法。