作为一种高能量密度连接方式，激光焊接能显著降低总能量输入并细化熔区晶粒，但其过程中不可避免的极高温度梯度、随机流体行为和复杂相变过程，使最终的接头在有限的体积内存在高水平的残余应力梯度和结构缺陷。这些因素在接头的变形中共同影响接头的力学响应，使接头的宏观失效行为难以预测。现有报道中，缺陷、组织和残余应力在微尺度的交互作用仍存在争议，其中残余应力的作用，因其较高的表征难度，尤为缺乏描述。

针对上述问题，范国华教授团队结合聚焦离子束微区加工和数字图像关联技术（FIB-DIC）实现了强织构焊缝的微米级残余应力准无损表征，并对不同残余应力状态下的激光焊接TC4薄板的变形和失效行为进行了对比研究。结果显示，焊件界面的局域应力状态和特征缺陷分布的协同影响焊件不同部位的相对强度，结合其不均匀热历史带来的组织梯度，残余应力能显著影响焊件受载时的载荷分布和失效部位。结合多尺度原位DIC和电子背散射衍射（EBSD），阐述了焊接残余应力对部件尺度、焊件组元尺度和晶粒尺度下的应变分区行为的作用机制，对接头成型时和服役中的性能评估提供了重要参考。

这一重要研究成果以题“Combined effects of local residual stresses, internal pores, and microstructures on the mechanical properties of laser-welded Ti-6Al-4V sheets”，发表在金属材料期刊Journal of Materials Science & Technology上，孙为博士为第一作者，范国华教授与夏夷平博士后为该论文的通讯作者。这项工作有望为高能量密度钛合金熔融连接的设计制备提供指导。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.jmst.2024.05.087

图1 激光焊接TC4接头的内部缺陷形貌和分布特征的三维重构

图2 不同残余应力状态下各焊件部位的应变分配