采用铝合金代替传统钢铁材料是实现轨道列车轻量化的有效途径。A7N01铝合金是一种专门为高速列车研发的新型铝合金,大量应用于高速列车铝合金车体生产制造。当前,A7N01铝合金车体的焊接主要采用传统的电弧焊,但焊后容易产生焊接变形及接头软化的问题。激光焊接具有能量密度高、焊接速度快、焊后热影响区窄等优点,能有效克服焊接变形及接头软化的问题。但激光焊接A7N01铝合金存在焊缝表面成形差及气孔等问题。光纤激光-变极性TIG复合焊接综合利用了激光和电弧两种热源的优势,同时变极性TIG电弧既能满足阴极清理,又能最大限度降低钨极烧损,可有效改善铝合金焊接表面成形差及气孔等缺陷,具有明显的技术优势。针对高速列车用4mm厚A7N01-T4铝合金,采用光纤激光-变极性TIG复合填丝焊接方法,主要研究了复合焊接工艺参数对焊缝成形及焊缝气孔的影响规律,探讨了焊缝气孔的种类、形成机理及得到抑制的方法。通过工艺参数优化,获得了成形良好内部无缺陷的焊接接头,同时分析了优化工艺参数条件下焊接接头的显微组织和力学性能。工艺试验研究结果表明,采用激光在前电弧在后的焊接方向焊缝成形较好,且热源间距为2mm时焊接过程稳定,焊缝成形较好;随着焊接电流的增加,焊缝正面熔宽增加,背面熔宽基本不变;而焊接速度降低,焊缝正面和背面熔宽均增加;同时发现气孔是焊缝中存在的主要缺陷,其气孔类型主要是氢气孔和工艺气孔,氢气孔可以通过去除母材表面一定厚度包铝层得到抑制,而工艺气孔与焊接工艺参数密切相关。随着焊接速度降低,焊缝中工艺气孔减少;而送丝速度增加,焊缝工艺气孔增加;光丝间距为1mm时焊缝气孔减少。在激光功率为6kW,焊接电流为180A,焊接速度为4m/min,送丝速度为4m/min时,获得了成形良好内部无缺陷的焊接接头。接头组织分析表明,焊缝主要由熔合线附近细小等轴晶、柱状晶和焊缝中心的树枝晶构成,从上至下熔合线附近等轴细晶区逐渐减少,且焊缝中心线附近树枝晶晶粒尺寸逐渐减小,二次枝晶逐渐弱化;接头硬度测试显示焊缝区存在一定程度的接头软化。拉伸试验表明,焊态下接头抗拉强度为325.25MPa,达到母材的73.5%,延伸率为3.1%。而自然时效一个月后接头力学性能显著增强,接头抗拉强度为363.78MPa,达到母材的82.2%,延伸率为4.65%。拉伸试验接头均断裂于焊缝位置,焊缝区为接头薄弱位置,焊缝断口存在大量等轴韧窝,表现出明显的韧性断裂特性。