铝锂合金是目前航空航天工业中最具应用潜力的新型轻质结构材料。激光焊接技术具有能量密度高、热输入小、焊接变形小以及加工柔性高等特点,可实现飞机制造中复杂结构的高精度三维拼接。然而,高强铝锂合金激光焊接头强韧性不足阻碍了其在航空、航天领域的应用。本文针对该难题,通过采用填充焊丝及稀土元素合金化等措施对高强铝锂合金激光焊接焊缝组织与性能进行调控,以期获得强韧性的最优匹配。论文以2060新型高强铝锂合金为对象,详细研究采用两种商用焊丝时焊缝的组织及性能,在此基础上添加稀土钪Sc,研究其对组织及性能的影响规律及作用机理。首先,研究了高强铝锂合金激光焊接接头局部微观组织的演变规律。通过考察填充4047 Al-Si焊丝接头不同区域的组织形态及析出相特征,并且利用显微硬度及小试样拉伸试验考察接头局部力学性能特点。结果表明,焊缝区强度较低,HAZ区内的局部强度随距熔合线距离增加而逐渐升高。靠近焊缝边缘的PMZ液化区形成共晶组织,使其硬度值最低。HAZ区的软化现象主要与强化相粒子数量明显减少有关。在温度较高的HAZ区域内原母材强化相完全溶解,随后析出少量的纳米级球状6’相(A13Li),而在较远处温度较低的HAZ区域,发生强化相聚合长大的过时效现象,使强度低于母材强度。其次,考察分别填充5087 Al-Mg及4047 Al-Si两种商用焊丝时焊缝组织及接头力学性能特点。结果表明,填充Al-Mg焊丝时,焊缝内形成大量的二十面体准晶相T2相(Al6Cu(Li,Mg)3),呈网状连续分布于晶界及枝晶间,使焊缝强度较低,接头抗拉强度为母材强度的63%。填充Al-Si焊丝时,焊缝内除θ相(Al2Cu)和少量的Mg2Si相外,大量不规则形的块状硬质相AlLiSi相形成,使焊缝强度较高,接头抗拉强度达到母材强度的70%以上然后,在填充Al-Mg及Al-Si焊丝的基础上分别继续添加sc,并对填充sc时采用两种焊丝的接头组织和性能进行对比分析。结果表明,添加sc均使接头组织和性能得到明显改善。焊缝组织显著细化,柱状晶消失,使得焊缝显微硬度显著增加,与母材硬度差异减小。当采用Al-Si焊丝焊接时,除了形成少量的含Sc第二相外,添加Sc后未改变焊缝内主要析出相种类。当采用Al-Mg焊丝焊接时,Sc的加入促进了θ相析出,但是由于仍有T,相存在,使其接头性能低于填充Al-Si焊丝时的接头性能。通过调整Sc的添加量,考察焊缝中Sc含量对焊缝组织及接头性能的影响规律。通过分析焊缝晶粒尺寸、析出第二相的种类及数量等,建立不同Sc含量时的焊缝组织细化效果以及Sc的存在形式与接头力学性能之间的变化关系。结果表明,填充两种焊丝的接头力学性能随焊缝中Sc含量的增加均有先增加后减小的趋势。只有当焊缝中形成初生Al3Sc相,才会对焊缝组织产生显著的细化作用而引起细晶强化。继续增加Sc的填充量,焊缝晶粒尺寸随Sc含量的变化减小,但是含Sc的第二相数量增加,接头的抗拉强度及延伸率明显下降。当焊缝中的Sc含量为0.72%时,填充4047 Al-Si焊丝的2060-T8铝锂合金激光焊接接头具有良好的综合力学性能,接头强韧性可以达到最优匹配,焊态下接头强度系数超过90%,延伸率由1.63%增加到3.63%。