SUS301L奥氏体不锈钢具有良好的综合性能,已经广泛应用在轨道客车行业。目前,轨道车体的侧墙采用激光搭接焊的方式实现连接,在轨道辆车体侧墙等长大结构件生产过程中,由于装夹不严、钢板局部变形会使得上下两板之间不可避免地产生装配间隙。当两板间隙较大时焊缝金属填充间隙,焊缝表面出现塌陷,对焊缝的成形以及力学性能产生不利的影响。因此,研究奥氏体不锈钢激光焊缝缺陷产生机理及开发有效的缺陷修复工艺显得格外重要。本文以0.6 mm+2 mm和1 mm+0.6 mm两种板厚组合的奥氏体不锈钢激光搭接焊缝为研究对象,研究了不同装配间隙对半熔透、全熔透板激光焊缝表面下凹量、焊缝微观组织及拉剪力的影响规律,开发了采用激光熔凝技术修复不锈钢表面缺陷的新工艺,获得了两种板厚组合焊缝优化的激光熔凝修复工艺参数,揭示了激光熔凝对焊缝微观组织及力学性能明显改善的作用机制,为激光熔凝修复工艺的可行性提供可靠的数据解释,为该技术在不锈钢车体上的应用提供理论基础。首先,本文研究了装配间隙对两种板厚组合焊缝的微观组织与力学性能的影响。研究结果表明:激光焊缝组织由奥氏体与铁素体组成,二者呈K-S取向关系,焊缝凝固模式是AF模式。当两板之间有间隙时,出现一个由类似等轴晶体组成的三角形区域,该区域内的胞晶尺寸显著减小。随着装配间隙的增大,焊缝的熔透状态由全熔透变为半熔透,焊缝表面出现塌陷,焊缝的最大拉剪载荷降低,焊缝断裂方式由热影响区断裂变为结合面断裂。为了保证焊缝的表面形貌和力学性能满足质量标准和要求,装配间隙应小于0.1 mm。所以,选择装配间隙为0.2mm的缺陷焊缝作为两个板厚组合激光修复工艺研究对象。随后,采用激光熔凝技术对缺陷焊缝进行重熔修复,研究了激光功率、焊接速度,离焦量对修复焊缝表面质量、微观组织及力学性能的影响规律,并采用正交优化试验设计方法优化激光修复工艺参数。得到激光修复最优参数分别为:P=1.6 k W、V=3.81 m/min、df=0 mm（0.6 mm+2 mm板厚组合）和P=1.45 k W、V=2.74 m/min、df=0 mm（1 mm+0.6 mm板厚组合）。在最优修复工艺参数条件下,焊缝表面凹陷得到有效修复,修复焊缝拉剪力达到无缺陷焊缝的拉剪力水平。母材金属与焊缝金属的致密度研究表明,焊缝金属的平均密度值约为7.8387g/mm~3,小于母材的平均密度7.8566 g/mm~3,揭示了在无外加焊接材料条件下,验证了激光熔凝修复机理基于焊缝金属的体积膨胀。最后,通过对1 mm+0.6 mm板厚组合激光熔凝修复前后焊缝微观组织和性能研究,揭示了激光熔凝对修复焊缝组织及力学性能明显改善的作用机制。激光重熔修复后焊缝熔池体积减小,熔池单位体积金属的冷却速度增加,熔池凝固速度增大,导致激光二次重熔区的晶粒细化,同时非平衡凝固过程熔池的再结晶也会促进晶粒细化。修复焊缝小角度晶界所占比例大于一次焊缝,说明修复焊缝的抗裂纹扩展能力较强。激光熔凝修复后焊缝中心区的平均晶粒尺寸从48μm减小到29.8μm,晶粒明显减小,修复焊缝残余拉应力大幅度减小,疲劳寿命明显提高,这与晶粒细化对焊缝金属位错的阻碍作用有关。激光重熔后焊缝中心的铁素体含量由3.72%增加到23.81%,体心立方结构的铁素体组织增多进一步证明了激光熔凝修复焊缝表面缺陷基于焊缝的体积膨胀理论。