随着能源危机的不断加剧以及运输业的迅速发展,现代化交通工具对于节能减排的要求越来越高,使用轻质的铝合金降低车体重量成为近年来的研究热点。Al-Mg合金通过冷变形和Mg元素的固溶强化使此类合金具有良好的可焊接性、低温韧性和优异的耐腐蚀性。但是由于Al-Mg合金自身高反射性以及Mg元素剧烈蒸发的特点导致激光焊接过程极其不稳定,由此引起的熔池剧烈波动是带来气孔、裂纹、宏观形貌缺陷以及力学性能差的主要原因。针对这些问题,本文采用脉冲激光摆动焊接技术,以0.8 mm厚Al-Mg合金板(5052铝合金)为研究对象,对脉冲激光摆动焊接下的焊缝成形特点、微观组织及力学性能等展开了研究。主要研究内容如下:(1)应用Nd:YAG脉冲固体激光器对0.8 mm厚度5052铝合金进行脉冲激光摆动焊接实验,讨论了在固定摆动路径、摆动振幅下,摆动频率的变化对焊缝宏观表面形貌与横截面形貌的影响规律,根据焊缝产生的缺陷类型,结合焊接熔池匙孔动力学理论研究了焊接缺陷的产生原因与摆动焊接工艺对缺陷的抑制机理。结果表明,脉冲激光摆动焊接工艺可以显著抑制焊接接头的咬边、飞溅等焊接缺陷。(2)利用扫描电子显微镜、电子背散射衍射模块、电子探针分别检测了激光摆动焊接接头焊缝的微观组织、织构取向与元素分布特征。结果发现,常规焊缝内晶粒平均尺寸为39μm、织构强度为6.24,而在8 Hz摆动频率下,焊缝内晶粒平均尺寸为19μm、织构强度为4.54。另外发现,随着激光摆动频率的升高,焊缝内等轴晶的比例增加、小角度晶界比例升高以及元素分布更加均匀。最后,对焊缝内的Mg元素进行了定量分析,结果表明,激光摆动焊接并没有加剧Mg元素的蒸发烧损。(3)采用机械磨抛的方法得到不同摆动频率下的焊接接头纵截面,并且利用光学显微镜对焊缝纵截面气孔分布情况进行了观测与统计。结果表明,焊缝内的气孔类型以氢气孔为主。另外发现,激光摆动工艺对焊缝内气孔缺陷的抑制有显著的作用,并且在摆动频率为8 Hz时,得到近无气孔的目标焊缝。(4)使用Instron5966拉伸试验机对激光摆动焊接接头样件进行力学拉伸实验,并且对样件断裂位置与拉伸断口形貌进行观察。结果表明,激光摆动焊接工艺对焊缝的拉伸性能有显著的影响,随着摆动频率的升高,样件的拉伸强度逐渐升高,最终在摆动频率为8 Hz时,得到拉伸强度约为母材85%的焊接接头。样件断裂位置均为焊缝中心,拉伸断口呈现出细密的等轴韧窝特征。