本文对5052铝合金进行激光焊接,同时施加机械振动,实现热力耦合工艺效果,以期改善铝合金激光焊接接头的宏观形貌,微观组织,降低接头的焊接残余拉应力,进而达到提高激光焊接接头的疲劳性能的目的。研究过程中,对铝合金进行了单道焊缝和双道焊缝焊接,分别研究焊接速度和振动工艺对接头性能的影响。观察接头成形及组织形貌,解释气孔形成原理,获得焊缝硬度数据,进而分析速度和机械振动在焊接过程中的影响。对5052铝合金进行疲劳试验,得到5052铝合金母材及其双道焊接接头的疲劳强度,对比不同振动工艺对应的焊接接头疲劳性能,利用SEM观察断口形貌,分析断口损伤特征,探究5052铝合金疲劳裂纹起源及扩展机理。单道焊缝焊接结果表明,施加振动工艺能抑制柱状晶区域大小,增加细晶区,并且使焊缝组织更加均匀,抑制偏析现象。针对铝合金的气孔问题,振动能够使熔池中的气泡逃逸角度减小,并且加快其逃逸速度,减小气孔率。随着组织和气孔缺陷的改善,接头极限抗拉强度明显提高,小于母材的极限抗拉强度(230 MPa),得到最佳拉伸性能的焊接工艺参数是:焊接速度为0.02 m/s,振动频率为544 Hz,振动加速度为70.8 m/s~2。硬度测试结果可以看出,焊缝硬度小于母材,振动试样接头的微观平均硬度高于未施加振动试样,相同接头组织区域内,硬度数值波动不显著。双道焊缝残余应力测试结果发现,未采取振动焊接工艺的焊缝最大残余主应力大于300 MPa;在施加振动工艺后,最大残余主应力可以低至174.5 MPa,其对应的振动频率为549 Hz,振动加速度为77 m/s~2。双道焊接接头的疲劳试验表明,在10~7个循环周次条件下焊接接头的疲劳强度最高值为113.4 MPa,达到了母材疲劳强度的74.95%。同时,观察发现残余应力值相对低的焊缝对应的疲劳强度更好。5052铝合金的疲劳断口特征明显,由疲劳源区,裂纹扩展区,瞬断区组成。疲劳源主要产生于焊缝表面的蚀坑,表面微观缺陷对疲劳裂纹起源有较大的影响,裂纹主要以穿晶形式萌发和扩展。在接头裂纹稳定扩展阶段,形成明显的河流状花纹,并伴随相当数量的二次裂纹,5052铝合金没有明显的强化相,扩展断面较光滑,属于准解理断裂,微观组织对裂纹扩展影响较小,疲劳辉纹和解理台阶是裂纹扩展区的主要特征。瞬断区出现大量韧窝,属于韧性断裂。通过振动工艺降低激光焊缝的残余应力,可以有效提高接头疲劳性能,综合来说,在激光焊接中耦合振动工艺是提高焊接接头疲劳性能的有效方法。