低膨胀高温合金是20世纪60年代发展起来的一种新型工程材料，由于它具有高强度、低膨胀系数、稳定的弹性模量等优点，因而在航空航天领域得到广泛的应用。该种合金焊接难点在于接头区易出现热裂纹，如何有效地抑制焊接热裂纹成为目前迫切需要解决的难题。基于低膨胀高温合金构件快速制造的需求，本文开展低膨胀高温合金薄板GH909激光焊接、厚板GH909激光-MIG焊接、热处理制度对接头性能影响、热裂纹形成机理及其抑制等方面的研究。本研究主要内容包括：　　⑴采用堆焊方式研究了激光功率、焊接速度等工艺参数和保护方式对低膨胀高温合金焊缝成形的影响规律。在此基础上，实现了2mm厚的薄板低膨胀高温合金对接形式的全位置以及复杂曲线样件的激光焊接。热输入量的大小直接决定焊缝横截面的形状，合适的热输入量为36～54 J/mm；焊缝区组织主要由胞晶组织、枝晶组织以及枝晶和等轴晶混合组织组成，焊接缺陷主要是气孔和液化裂纹；薄板焊后接头的室温抗拉强度达到母材90％以上，断裂位置出现在热影响区，以韧性断裂方式为主。　　⑵研究了不同热处理制度对2mm薄板低膨胀高温合金GH909激光焊后接头组织与性能的影响规律。结果发现，接头焊前固溶时效处理时，由于焊缝区析出的强化相γ相发生回溶，导致接头软化。接头焊后时效处理后，接头区树枝晶内析出大量的颗粒状强化相γ相，起到弥散强化效果，而晶界处析出颗粒状的Laves相和少量块状的碳化物，接头的平均室温抗拉强度为1129.6MPa，达到母材90%以上；焊后固溶时效处理后，接头区晶界的杂质相明显较少，接头和母材的室温抗拉强度有了一定程度的提高；接头焊后固溶二次时效处理后，接头室温抗拉强度为1122.61MPa，低于焊后固溶时效状态，但650℃/480MPa时的高温持久性能却明显高于前者，这是由于接头中的部分强化相γ′相向针状ε相转变，而ε相的析出可以改善接头的高温性能。　　⑶焊接接头中热裂纹主要是液化裂纹，出现在热影响区，沿母材奥氏体晶界进行开裂。液化裂纹产生的原因是由于焊接热循环作用下热影响区成分偏析的结果，晶界处形成富Nb相，而在晶内形成贫Nb相，Nb原子半径比较大，导致含有大量Nb元素的固液界面处发生较大的晶格畸变，在外在应力作用下诱导晶界的开裂。采用数值模拟与实验相结合方法，验证了采用小功率低焊速的工艺参数可以有效地降低高温合金GH909焊接过程中热影响区的温度梯度和冷却速度，并有利于降低热影响区的焊接热应力。热裂纹的抑制可以通过合理选择母材热处理状态、焊接道次和减少激光焊接过程中的热输入量来实现，相同热输入量的条件下，降低激光功率比提高焊接速度更有利于抑制热影响区的液化裂纹。　　⑷采用光纤激光-MIG复合方法实现了10mm厚GH909的焊接，单道熔深达10mm，接头的室温强度达到631.18MPa，达到母材的71%；合适的工艺参数如下：焊接速度0.54～0.6m/min，光丝间距为3mm，焊缝间隙值在0.28mm,弧焊电流140~160A，坡口形式为α=10°，d1=0.7mm，d2=6mm。焊缝底部采用铜垫板，起到“托住”熔池和快速极冷作用，可以消除焊缝背面的下塌。焊缝区上部为相对粗大的等轴晶组织，焊缝下部为细长的树枝晶组织，(γ+Laves)共晶组织是一种的低熔点相，分布于柱状晶或树枝晶的晶界处，严重削弱相邻晶粒之间的结合力，成为裂纹源头之一。焊缝上部以剪切韧窝为主，焊缝下部以等轴韧窝为主。