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本课题对TA2与304不锈钢进行了激光焊接试验,分析了不添加及添加中间过渡金属的条件下,TA2与304不锈钢的焊接性,研究了中间过渡金属的不同组合、不同宽度对接头组织和性能的影响。通过光学显微镜、扫描电镜、XRD对接头的组织、物相和断口形貌进行分析,通过抗拉强度和显微硬度测试对接头的力学性能作出评价,采用ANSYS软件对TA2/304不锈钢直接激光对焊与加5mmCu/V中间过渡金属的激光对焊的温度场和应力场进行数值模拟,并通过实测残余应力对模拟结果进行验证。研究表明:TA2/304SS直接对接焊后就发生开裂,并断裂在钢侧,焊缝内生成大量的脆性Ti-Fe系列化合物。基于影响焊接质量的关键问题,提出了在界面处,使固溶体代替金属化合物的想法。本课题首先采用单独的V作为过渡金属来连接钛与钢,当分别采用2mm、3mm、4mm、5mm宽的V过渡段时,可以有效的阻止Ti与Fe的结合,接头是由TA2/V接头,未熔V和V/304接头三个部分组成,每个界面只有固溶体。最高的接头强度为5mm过渡段的,有314.2MPa。加入1mmV过渡层时,焊后试样就断裂,中间已生成脆性化合物。当分别加入2mm-5mm宽的Cu/V过渡段时,接头由TA2/V接头、未熔V区、V/Cu接头、未熔Cu区、Cu/304接头五个部分组成,接头强度最高的是5mm过渡段的,为297.3MPa。采用1mmCu/V过渡层时,在两条焊缝中间出现未熔钒层,断裂起源于此,接头强度为135.8MPa。在1mmCu/V基础上,减少钒层的宽度为0.5mm,两条焊缝交界处未熔钒层厚度减少,拉伸强度为243.3MPa。试验在减少V层厚度基础上,第二道激光束往铜侧偏移0.1mm,接头强度为251.5MPa。TA2与304SS焊接温度场与应力场模拟结果表明,激光焊过程中温度上升、下降非常快,焊缝凝固过程为极端非平衡过程。直接对接焊应力结果表明最大的拉应力存在于钢侧界面化合物区。加入Cu/V过渡段后的最终残余应力分布的比直接激光焊更加均匀,铜由于塑性好,缓解了应力的累积。虽然接头残余应力比直接焊的高,但接头每个界面都是由固溶体组成,这说明了接头性能的提高关键在于接头组织的优化和塑性的提高。