基于激光驱动飞片冲击微成形和激光高速冲击焊接工艺,本文提出激光高速冲击同步焊接与成形新工艺,搭建了激光间接冲击微成形与激光高速冲击焊接的复合焊接成形实验平台,对激光高速冲击同步焊接与成形展开了研究。主要研究工作与成果如下:首先,阐述了激光与物质的相互作用的力效应模型,冲击波压力的计算模型;借鉴高速冲击焊接的相关理论,分析了焊接界面形成的前提、波形特征和结合机理,为后续的实验研究和数值模拟研究提供理论基础。其次,对同种金属材料Al/Al组合进行了激光高速冲击同步焊接与成形实验研究。利用KEYENCE VHX-1000C超景深三维显微镜对焊接与成形试样的表面形貌和贴模性进行了观测,从试样的表面形貌中可以看出材料在激光的冲击力作用下会发生强烈的塑性变形,从而复制得到模具形状;试样的贴模性随着激光能量的不断增加而增大,而当激光能量大于4.5J时,焊接成形试样的底部出现了回弹现象,贴模性反而降低。利用Axio CSM 700共聚焦显微镜对试样表面的粗糙度和焊接界面的形貌进行了观测,结果表明粗糙度随着激光能量和飞行腔距离的增加而增大;焊接截面剖视图显示焊接界面大部分区域均发生了连接。采用纳米压痕仪对焊接界面附近的硬度进行测试,发现焊接界面材料的显微硬度有了一定的提高,且越靠近焊接界面材料的显微硬度增加的越明显。继而对异种金属材料Cu/Al组合进行了进一步的实验探究。采用KEYENCE VHX-1000C对试样的贴模性和表面粗糙度进行了观测,研究发现试样的贴模性随着激光能量的增大而增大;试样的表面粗糙度随着激光能量和飞行腔距离的增大而增大。采用Axio CSM 700对焊接界面进行观测,发现焊接界面两侧分别出现了周期性的正弦波形和平直状波形,但界面的底部未发生焊接。采用纳米压痕仪对焊接界面附近的硬度进行测试,结果显示越靠近Cu/Al焊接界面位置,材料显微硬度值越大,焊接界面上的硬度介于两者之间。采用X射线能谱仪对焊接界面元素进行线扫描分析,发现焊接界面上的元素发生了一定程度的扩散,扩散层宽度约为1.5μm。最后,使用光滑粒子流体动力学方法对激光高速冲击同步焊接与成形工艺进行数值模拟,很好地模拟出射流现象和焊接界面温度,研究发现焊接界面的温度未超过材料的熔点,材料未发生熔化;在焊接界面处基板和复板剪切应力方向相反,且有效塑性变形超过某一临界值可以形成有效的固相冶金结合。随着复板冲击速度增加,焊接区域材料的有效塑性变形也增大,焊接界面形貌由平直状过渡到微波状,最后出现大波纹状。当复板飞行距离增大时,复板和基板之间的碰撞角度也相应增大,焊接区域面积逐渐变大。界面波的形态从平直状过渡到波浪状,甚至出现了漩涡状波形。作为一种新型的焊接与成形工艺,激光高速冲击同步焊接与成形技术具有较高的研究价值和良好的应用前景,本文研究为同种和异种金属材料间的同步焊接与成形的工程应用提供了技术基础。