相比于其他水下焊接方式,水下激光焊接具有受水压影响小,小孔焊接熔深大,可远程操控等优点,有望取代电弧焊接成为建设和维护水下工程的重要手段。由于水下激光焊接技术处于探索研究阶段,有必要展开对水下激光焊接技术理论和工艺性能等关键问题的系统性研究。因此,本文进行了以下四方面研究:本研究设计了专用微型四进口排水气罩营造局部气相区开展水介质下激光焊接特性的相关研究,探讨水介质下激光焊接机理和奥氏体不锈钢凝固机理,分析评估背面浸水熔透型焊缝的组织和性能。结果表明:水介质下焊接存在焊缝熔深减少,背面浸水恶化焊缝成形,冶金气孔增多的问题;相比空气介质下焊接,其力学性能和耐蚀性降低。从多元统计学角度建立水介质下激光焊接参数与焊缝形貌、力学性能的数学关系。结果表明:建立的二次响应数学关系量化了由于负透镜作用导致的激光束聚焦面负移问题,负移量为1 mm左右,并揭示了焊接参数对焊缝形貌和力学性能的影响规律和机理。针对水介质下焊缝背面成形差和熔深降低的问题分别自制水下激光焊接背面保护剂和活性剂进行优化。结果表明:自制水下激光背面保护焊剂既有支撑和阻隔的物理作用,又有脱氢去氧的化学冶金作用,优化焊缝背部成形,减少冶金气孔,在不改变焊缝组织相组成和微观硬度条件下,提升了焊缝的力学性能和耐腐蚀性能;自制的水下激光活性剂,相比单组元活性剂增加熔深效果更为显著,外部成形良好,显著降低了熔透功率,同时优化了焊缝的力学性能和腐蚀性能,优选的单组元活性剂B2O3和TiO2虽显著增加熔深但使焊缝性能下降;使用水下激光活性剂增加熔深的机理是激光吸收率提高和熔池流动方向改变的共同作用。基于数字图像相关技术（DIC）探讨水介质下激光焊接变形行为和变形机理。结果表明:介质影响焊接变形量,板厚影响焊接变形形貌;焊接过程中温度不均匀导致的力学行为是变形的根本原因;水介质下焊接参数与焊后变形量之间具有二次响应关系;焊接速度为焊接变形的首要影响参数。