针对高性能金属材料中厚板重大复杂结构焊接制造面临的效率、质量和成本问题，基于工程热物理与材料焊接加工的学科交叉，研究受控脉冲穿孔等离子弧焊接新工艺所涉及的熔池与小孔动态耦合传热特性。研究受控脉冲穿孔条件下等离子弧热-力特性及其与熔池的相互作用、等离子弧-液-固之间的界面热-力作用机制及其所引起的熔池流体流动与传热过程、小孔形成-长大-缩小-闭合的瞬态演变特性及其描述与追踪方法。定量分析带有快速周期性变化小孔的熔池动态传热特性与热滞后效应，实测不同工艺条件下等离子弧焊接熔池、小孔和焊缝的形状尺寸与温度分布以及熔池的穿孔状态。基于熔池与小孔特殊热物理形态的理论与实验研究结果，建立焊接工艺参数－熔池与小孔动态传热机制－焊缝成形质量之间的定量关系，为优化受控脉冲穿孔等离子弧焊接工艺参数、实现新型高性能金属材料的优质、高效和低成本焊接加工，促进我国重大装备制造技术水平的提升奠定坚实基础。
