殷瓦合金(Invar 36)以其极低的线膨胀系数,低温下优良的力学性能,应用于精密仪器仪表、液化天然气存储运输设备、航天遥感器以及人造卫星等领域。常规焊接方式易于产生气孔、裂纹、夹渣、咬边等缺陷,从而影响焊缝的低温性能,并且焊接效率低、成本高,本文对LNG船用殷瓦合金薄板开展激光自熔搭接密封焊温度场仿真与试验研究。(1)殷瓦合金激光自熔焊温度场数值模拟。建立了殷瓦合金激光搭接焊传热模型,对焊接温度场进行了数值模拟,研究了焊接工艺参数对焊缝形貌的影响规律,确定了合适的工艺参数范围:激光功率2600W-3000W、焊接速度1100mm/min-1700mm/min、能量的分布比例为1:0~1:1之间。(2)焊接气孔的产生机理以及抑制方法。采用EDS能谱分析气孔内外的元素成分及含量,结果表明:气孔内壁的氧、硅等元素含量高于气孔外。分析认为焊接气孔产生的原因是:Si元素偏析和外部氧气进入熔池来不及逸出。通过设计制造了焊缝氩气保护装置,抑制气孔产生;实验结果证明:该保护装置能有效抑制焊接气孔。(3)单一因素和正交焊接实验分析。应用单一因素实验分析焊接工艺参数对焊缝宏观形貌的影响规律;采用正交实验结果优化工艺参数,确定最优工艺参数:激光功率为3400W,焊接速度为1300mm/min,离焦量为+20mm,入射角为5°,能量分布2:1。(4)殷瓦合金激光焊接实验结果分析。分析最优工艺参数下焊缝质量,结果表面:焊缝表面质量良好;热影响区较窄,为粗大的奥氏体;焊缝为粗大的柱状晶和等轴晶,在柱状晶和等轴晶内存在晶粒细小的枝晶和胞晶组织。焊缝的平均硬度较母材略有下降。焊件的拉伸强度达到母材的94.8%,最大延伸率达到母材的61.95%。断口位于下板热影响区,为典型的韧性断裂。最后将实验与仿真获得的焊缝截面形貌及尺寸进行对比分析:熔深和熔宽的误差均小于0.05mm,表明焊接仿真正确合理。本文将仿真与实验相结合,进行殷瓦合金激光焊接的理论和工艺探索的研究,为激光焊接LNG船用殷瓦合金提供理论基础。