激光焊接Al-Mg合金（5XXX系铝合金）时容易产生匙孔失稳和飞溅等问题,严重地影响焊缝质量和力学性能。Al-Mg合金中的Mg元素的蒸发被认为是导致激光焊接Al-Mg合金过程中容易产生缺陷以及焊缝中出现Mg元素烧损的主要原因。提高激光焊接Al-Mg合金过程的稳定性需要立足于激光焊接过程中金属蒸发的机理以及金属蒸发过程与焊接过程中熔池和匙孔行为之间的紧密联系。因此,本文以不同Mg元素含量的Al-Mg合金的激光焊接过程为研究对象,对激光焊接过程中金属元素的蒸发机理、金属蒸气羽烟特征、熔池动态行为、匙孔振荡及飞溅产生的过程开展研究,建立激光小孔焊接过程中匙孔内金属元素的蒸发模型、焊接过程中Mg元素的蒸发和焊缝中Mg元素的烧损之间的联系、金属蒸气行为对熔池和匙孔的稳定性以及飞溅形成的影响机制,并提出相应的改善措施,获得具有良好焊缝成形质量的Al-Mg合金焊接接头。本文研究了激光小孔焊接Al-Mg合金过程中元素蒸发机理。基于激光小孔焊接过程中匙孔内金属蒸发的Knudsen层模型,研究了激光小孔焊接过程中匙孔内金属蒸发机理和影响因素,获得了焊接过程中匙孔内激光能量密度分布、温度分布和压力分布,计算了匙孔前壁金属蒸发速率的分布,揭示了匙孔内金属蒸发速率随匙孔深度增加而减小的变化规律。基于粒子图像测速（Particles Image Velocimetry,PIV）方法,计算了金属蒸气羽烟的速度场分布,获得了在激光焊接过程中金属蒸气羽烟的速度场的分布,阐述了从匙孔内喷发的金属蒸气羽烟速度变化的过程。基于光谱采集的手段分析了Mg元素含量对金属蒸气羽烟温度和元素组成的影响。基于EDS分析获取了铜基板收集的羽烟沉淀物中的元素含量,揭示了激光焊接Al-Mg合金焊缝Mg元素烧损的分布规律,建立了焊接过程中Mg元素蒸发和焊缝中Mg元素烧损之间的数学关系,分析了激光焊接Al-Mg合金Mg元素烧损的影响因素,并揭示了母材中Mg元素含量对焊缝中Mg元素烧损的影响机制。基于高速摄影对激光焊接Al-Mg过程中匙孔形态和熔池行为的观察,阐述了焊接过程中在匙孔后边缘表面熔池形成凸起导致焊缝表面出现凹坑、焊瘤、飞溅等缺陷的过程,揭示了母材中Mg元素含量影响焊接过程熔池波动和焊缝表面缺陷形成的作用机理。基于图像处理的手段获得了激光焊接Al-Mg过程中匙孔开口尺寸的变化特征,发现了匙孔内喷发的金属蒸气羽烟速度大小的变化和匙孔尺寸的变化的具有同步性。基于匙孔内的压力平衡关系进一步计算得到了匙孔内总压力的变化,揭示了焊接过程中金属蒸气速度的变化导致匙孔内压力状态的改变是驱动匙孔尺寸发生振荡的原因。基于运动轨迹追踪的方法分析了焊接过程中飞溅的分布和运动特征,发现了飞溅具有沿焊接方向分别向前和向后运动的倾向性。并且,飞溅从匙孔周围脱离熔池的运动方向与金属蒸气羽烟的喷射方向具有密切的关联。建立金属蒸气流的动压力和粘滞力对匙孔壁金属熔体运动的作用模型,发现了金属蒸气运动冲击匙孔壁产生的动压力是驱使匙孔壁金属熔体向上运动并形成飞溅的主要因素。结合以上金属蒸气流动对焊接过程中熔池波动、匙孔振荡和飞溅形成的影响机制,发现通过引入后置侧吹气流可以显著地影响焊接过程的稳定性。解释了高速气流作用于不同位置时对表面成形和熔池波动的影响机制。当高速气流作用于熔池尾部时,对熔池冲击产生的微小振荡有助于抑制熔池的波动,获得良好的焊缝成形。