铝合金具有质量密度低、比强度高、耐蚀性好、导电性和导热性优良的特性,是航空航天、交通运输、武器装备等制造领域的重要应用材料。激光焊接由于具有焊接速度快、材料的热损伤小、焊接变形小等优势,在铝合金的焊接加工制造中越来越受到重视。铝合金激光深熔焊接的一个主要问题是极易产生气孔缺陷。按铝合金激光深熔焊接气孔的形成原因,可将其分为冶金型气孔和小孔型气孔两类。其中小孔型气孔是铝合金激光深熔焊接所特有的一类气孔,传统的电弧熔焊抑制气孔的方式如良好的工件焊前杂质清除和良好的焊接过程保护无法抑制此类气孔的产生,尤其在未焊透结构的情况下小孔型气孔缺陷几乎无法避免,因而影响了激光在铝合金焊接加工中的应用。本论文以6061铝合金为研究对象,采用大功率固体激光光束扫描焊接的方式,研究了扫描轨迹、扫描幅度、扫描频率等激光扫描焊接参数对铝合金激光深熔焊接小孔型气孔缺陷的抑制规律及焊缝成形规律。研究表明,光束垂直于焊缝扫描、平行于焊缝扫描及采用圆形扫描三种不同的扫描轨迹均对小孔型气孔有抑制作用,其中采用光束圆形轨迹扫描对抑制小孔型气孔更为有效。不同的光束扫描幅度及扫描频率对抑制小孔型气孔缺陷的效果不同,采用圆形扫描轨迹,在激光功率为4kW、焊接速度为2m/min的焊接条件下,当扫描幅度低于0.3mm时,激光扫描焊接很难抑制气孔的产生;当扫描幅度在0.4mm-0.6mm之间变化时,气孔率满足ISO激光焊接B级标准(最严格)所对应的扫描频率为150Hz-220Hz;当扫描幅度大于0.7mm时,由于激光小孔特征消失,因此不产生小孔型气孔缺陷。激光扫描焊接对小孔型气孔缺陷的抑制与焊缝成形密切相关。研究表明,无论采用何种扫描焊接参数,当焊缝的深宽比低于0.85时,均可有效抑制小孔型气孔缺陷的产生,焊缝气孔率可以控制在3%以下。在对激光扫描参数对小孔型气孔抑制规律及焊缝成形规律研究的基础上,借助高速摄像仪,采用数理统计的方法,研究了不同激光扫描焊接条件下光致等离子体的波动特征及激光小孔的波动特征,并与常规激光焊接进行了对比分析。研究表明,无论是激光扫描焊接还是常规激光焊接,光致等离子体均存在着从产生到湮灭的过程,且产生的等离子体的大小在焊接过程中是不断变化的。扫描激光焊接与常规激光焊接相比,等离子体从产生到湮灭的波动频率约为常规激光焊接的1/3,且等离子体面积波动的标准差约为常规激光焊接的1/2。常规激光焊接存在着小孔从产生到湮灭的过程,而激光扫描焊接小孔不存在湮灭的过程。统计分析表明,扫描激光焊接小孔的开口面积约为常规激光焊接小孔的开口面积的2倍。上述物理现象是激光扫描焊接能够抑制激光小孔型气孔产生的主要原因。