窄间隙焊接是大厚度接头制造的首选技术。激光-电弧复合焊接则是当前最有前景的熔焊技术，同时兼具激光焊接和电弧焊接的优点，具有熔深大、焊速快、工艺稳定等特点，是大厚度接头焊接的优选技术。将窄间隙焊接和激光-电弧复合焊接有机结合起来，能够进一步提升大厚度接头的焊接效率和接头质量，具有重要的研究意义，但相关研究尚未深入。为此，本论文系统研究了低碳钢窄间隙光纤激光-电弧复合焊接工艺特性、热源相互作用机理、缺陷抑制方法及接头组织性能。主要研究成果如下：　　因为激光对电弧的牵引稳定作用有效防止了电弧在窄间隙坡口侧壁的起弧燃烧现象，窄间隙激光-电弧复合焊接稳定实施的坡口宽度最小可压缩至6mm，远低于电弧焊接窄间隙坡口宽度（通常10-18mm）。试验发现窄间隙激光-电弧复合焊接熔深比开放空间提高10-22％。分析认为窄间隙坡口的空间约束效应是提升复合热源能量传输效率，增加焊接熔深的关键机制。一方面，空间约束效应减少了热源在空间上的能量耗散，直接增强了焊接热效率。另一方面，空间约束效应增强了保护气流场，抑制了激光光致等离子体的膨胀，并增强了激光小孔效应；与此同时，坡口侧壁作为导体在电弧周围形成的磁约束效应提高了电弧能量集中程度。　　提出了表征窄间隙激光-电弧复合焊接过程稳定性的电弧电信号近似熵半定量分析方法。近似熵越小，焊接过程越稳定。通过该方法明确了空间约束效应对激光-电弧复合焊接过程稳定性的增强程度和作用机制。计算结果表明窄间隙复合焊接近似熵值比开放空间复合焊接低1-16%，焊接过程稳定性明显增强。通过焊接过程受力分析发现窄间隙复合焊接稳定性增强机制可以归结为两点。首先，窄间隙空间约束效应导致激光匙孔内壁表面张力减小，致使匙孔开口增大，从而增强了激光匙孔的稳定性；其次，空间约束效应增大了焊丝熔滴过渡促进力与阻碍力的差距，促使熔滴过渡由短路过渡转变为喷射过渡，避免了因熔滴-熔池接触液桥断裂造成的不稳定。　　试验发现只有表面下凹型焊缝才能有效避免窄间隙激光-电弧复合焊接未熔合缺陷的形成（与窄间隙电弧焊接类似）。根据这一发现，以焊缝表面下凹深度为因变量，采用量纲分析方法建立了窄间隙激光-电弧复合焊接未熔合缺陷定量预测模型，并基于该模型得到两套未熔合缺陷抑制方案。分析认为，焊接工艺参数对未熔合缺陷的影响主要通过两点来实现。一是增强电磁力和Marangoni力驱动的熔池对流，加强熔池液体的向下流动倾向，借助侧壁空间约束作用来促进形成下凹液面；二是降低熔池边缘固-液界面的表面张力，缩小熔池与坡口侧壁的液面润湿角，增大液面下凹程度。　　在相同工艺参数下，窄间隙与开放空间复合焊接接头在显微组织与力学性能上不存在明显差别。这一现象归因于两种机制的综合作用。一方面，窄间隙热源能量传输效率相比开放空间有一定提高，热输入的增加导致晶粒有粗化倾向；另一方面，空间约束效应通过促进熔池流动而增强了熔池搅拌效应，造成先共析枝晶破碎和晶粒分离现象，有助于晶粒细化。　　基于上述参数优化结果和理论分析，采用6mm矩形坡口，9道焊缝实现了40 mm低碳钢的高质量焊接。测试结果表明，接头组织主要由针状铁素体、侧板条铁素体和少量先共析铁素体构成，组织分布比较均匀，焊缝截面沿厚度方向不同填充焊道的显微硬度值差别不超过15 HV0.2，接头抗拉强度和冲击吸收功分别比母材提高了49%和60%以上。