为研究非转移弧层流等离子体制备面向新材料领域的μm级球形氧化铝粉末的能力，使用自制的非转移弧分段式阳极层流等离子体球化设备，以载气送粉的方式，对η相的不规则 μm级三氧化二铝粉末进行等离子体球化处理，并采用均匀设计法，研究等离子体发生器和送粉器不同的工作参数对氧化铝粉末球化率的影响规律。结果表明，实验所采用的直流非转移弧层流等离子体发生器能有效制备球化率接近100%的高球化率球形氧化铝粉末。实验发现，高球化率、高分散性和粒径大小均匀的球形氧化铝粉末可在不同工艺参数组合下制备，并证明了采用非转移弧分段式阳极层流等离子体发生器可实现较低功率下制备较高球化率球形氧化铝的可行性。实验还通过XRD与PDF卡片索引技术对球化前后的氧化铝粉末进行了物相定性分析，发现η相的氧化铝粉末经射流作用转化成了Corundum型的氧化铝粉末。

在非球面及自由曲面加工中，应用最为成熟的是计算机控制光学表面成型(CCOS)技术。现有CCOS 技术普遍采用恒压力研抛方法，加工过程中研抛压力保持恒压，通过控制驻留时间实现所需的去除量。本文研究了基于变压力的CCOS研抛方法，增加了调控维度，通过同时控制研抛压力和驻留时间实现所需的去除量。首先，对该方法建立了加工控制的数学模型。然后，测量分析了磨头输出力的稳定性和响应速度，去除函数的稳定性。最终，在K9 材料平面镜上开展了正弦压力抛光的材料去除实验。结果表明，实测与理想正弦研抛压力周期一致，力误差标准差约为0.35N，对去除面形PV和RMS的影响均不到9%；实际与仿真加工的面形轮廓周期一致，加工区域的面形误差在17%以内。本文实现了变压力研抛，验证了基于变压力的CCOS研抛方法在光学加工中的有效性。

采用自行研制的直流非转移型等离子体发生器，对其产生的层流等离子体射流特性进行了实验研究。实验结果表明: 该等离子体发生器在以纯氮气为工作气体时，呈现出高电压低电流的等离子体射流特性，该特性有助于提高等离子体发生器的电极寿命;在弧电流和工作气流量由小向大变化过程中，等离子体射流长度均呈现出先由短变长、再由长变短的变化规律;在等离子体射流长度由长变短的过程中，射流的形貌从相对集中、轴对称和稳定的状态向分散、非轴对称和不稳定的状态变化，即等离子体射流由层流形态向湍流形态转变，并且在此过程中射流产生的噪音逐渐增强。