为了研究激光辐照材料引起表面波纹现象及原因，采用钕玻璃激光器产生的脉冲激光来冲击黑漆作为吸收层的AZ91镁合金试样。激光冲击后采用表面三维轮廓仪对试样冲击区域表面进行测量，结果得到在冲击区域存在波纹分布现象；观测并描绘了表面形貌及表面波纹的分布情况，并分析了材料表面波纹特性与激光能量的关系；得出波纹特性受激光能量影响。最后从等离子体对试样的作用和等离子体内部相干受激光散射机制引起的光栅效应两个方面出发，讨论了热传导、热辐射以及激光照射等因素在试样表面产生热微扰动现象的耦合过程，进而从表面热微扰动的非平衡状态探讨了表面波纹的形成机理。

为了研究激光冲击强化对镁合金力学性能的影响以及不同激光冲击模式的效果,采用双束无叠加钕玻璃脉冲激光对AZ91镁合金进行冲击处理；冲击后在试样表面得到椭圆冲击斑，对光斑形貌和形状进行了观测分析，并与传统单点叠加冲击模式的结果对比。采用Triboindenter 纳米压痕仪测试了冲击和未冲击区域的纳米硬度，得到测量值分别为1.59GPa和1.47GPa；采用X2350A 型X 射线应力衍射仪测试冲击区域残余应力分布情况，并用有限元软件ABAQUS对残余应力进行了数值模拟，得到实验测量和模拟结果在加载区域都有高达-120MPa左右的残余应力分布，且模拟结果与实验结果一致。结果表明,采用双束无叠加冲击模式可以提高冲击效率；激光冲击处理提高了镁合金的纳米硬度和力学性能，增强了其抗外物冲击损伤和抗疲劳性能。

为研究超二氧化锆(ZrO₂)陶瓷的冲击增韧特性,利用能量为35 J的激光脉冲对ZrO₂陶瓷试样进行冲击试验,并对试样进行扫描电镜(SEM)检测。结果表明试样表面产生了约90 μm厚的无裂纹的致密层,后表面出现了层裂破坏,在非致密层内则产生大量微观裂纹,微裂纹密度越靠近试样后表面越大。X射线物相分析结果表明部分材料发生了从四方相到单斜相的冲击相变,而这一相变过程会导致组织体积增加。发生在裂纹尖端的冲击相变因体积增加产生残余压应力,阻碍裂纹的扩展,使裂纹具有非扩展性。大量非扩展性微裂纹的存在可提高ZrO₂陶瓷的冲击韧性,利用10 J能量的激光脉冲对试样进行多点冲击预处理,然后利用42 J的激光脉冲对试样进行冲击,结果表明预处理后的试样后表面仅出现层裂倾向,而没有发生层裂破坏。说明激光冲击预处理达到了增加冲击韧性的目的。

为了研究激光半模冲击成形在工业领域的实际应用，利用钛合金薄板作为试样进行波形零件的冲击试验，冲击过程中发现试样局部区域产生了反向变形，尤其在薄板中心区域反向变形现象更为严重。板料的反向变形使板料不能与凹模密切贴合，严重影响了冲击成形的质量。通过分析发现，由于激光能量较高，使板料与凹模凹陷处接触时的残余速度过高，从而导致板料与凹模发生剧烈碰撞。当板料因碰撞产生的反向运动速度大于板料反向屈服的速度阈值时将会产生影响成形质量的反向变形。通过调整激光能量避免了反向变形的发生，得到了理想的波形零件。实验与分析的结果表明，在满足半模冲击成形塑性变形量的基础上，采用较低的激光能量，既可避免反向变形的产生，又可保证半模冲击成形的质量。

为了获得工艺参数对激光清洗金属表面油漆层效果的影响，采用波长为10．6μm的轴快流CO₂激光去除铝板表面的油漆层，研究了激光功率密度、扫描速度及扫描道间搭接量与油漆去除效果之间的关系。结果表明，脱漆时，激光功率密度存在着起始清洗阈值、完全清洗阈值和基体损伤阈值；增加激光功率，可获得更高的扫描速度和更好的清洗效果；扫描道间搭接量大于40%时，可实现漆板的大面积清洗。

分析了弹性预加载下激光喷丸成形的机制, 并通过试验研究了板料在弹性预加载下激光喷丸成形的特性。试验用的激光脉冲参数为:波长1.06 μm,脉宽23 ns,光斑直径4 mm, 功率密度109 W/cm2量级;试样的材料为LY12CZ硬铝合金。试验结果表明,在弹性预加载下,板料在弹性预弯方向获得的弯矩要比与弹性预弯垂直方向上的弯矩大得多, 弹性预加载下激光喷丸成形可以有效地克服自由状态下激光喷丸件呈球形现象, 激光喷丸件的曲率是自由状态下激光喷丸成形曲率的2～3倍; 在相同曲率下, 弹性预加载下激光喷丸成形件的表面粗糙度比自由状态下激光喷丸成形件的表面粗糙度要低1～2等级, 因此弹性预加载下激光喷丸成形要优于自由状态下的激光喷丸成形。

为了研究激光冲击成形对板料表面光洁度的影响，采用0．5mm厚铝板和304不锈钢板料作为试样，选择光斑直径8mm、波长1054nm、脉冲宽度23ns的激光脉冲进行冲击成形实验，铝板冲击成形的激光能量为15．4J，304不锈钢的激光能量为18．92J。冲击成形后对板料表面光洁度进行检测，结果表明，激光冲击成形可使板料表面光洁度提高接近两个精度等级。通过理论分析可知，板料背面光洁度的提高有两个方面的原因，一方面由于应力波在板料背面的微尖峰中传播时产生一系列的反射波，当反射波强度超过材料抗拉强度极限时将引起微尖峰的断裂；另一方面由于板料的高速运动在板料背面的空气中形成高压区，当作用在板料表面的空气压力大于动态屈服强度时微尖峰发生塑性变形，因微尖峰断裂和塑性变形使板料背面光洁度提高。

为了验证激光冲击波冲孔工艺的可行性，采用Nd玻璃高功率脉冲激光器在0．4mm厚锻铝合金板料上进行冲孔试验。推导出激光冲孔工艺中板料脱离时所需理论最小板料运动速度，分析了激光冲击波冲孔技术的机理及其特点。结果表明，激光冲击波冲孔后，孔周围材料未发生扭曲变形、孔口光滑。激光冲孔技术为孔成形工艺提供了全新的加工方法。

利用短脉冲激光对LY12CZ航空铝合金进行了窄条激光喷丸(LP)成形。激光脉冲参数:波长为1.06 μm,脉冲宽度为23 ns,光斑直径为7 mm,输出能量为22 J。试样外形尺寸为100 mm×25 mm×2 mm,喷丸窄条宽度为7 mm,条带内相邻光斑的距离为4 mm,相邻喷丸条带中心间距为15 mm。利用弧高仪测试样变形后的变形量,用X-350A残余应力测试仪测其残余应力,用HVS-1000硬度计测其显微硬度和用Taylor Hobson-5M测表面粗糙度。实验结果表明,试样经激光喷丸后,变成了曲率半径为1.87 m的单曲率件,冲击硬度得到提高,喷丸条带内的表面粗糙度值增大,但仍然保持光滑,试样上下表面的残余应力均有显著提高,其激光喷丸面的残余应力平均增加了250% ,下表面平均增加了75%,喷丸条带内的硬度平均值增加约40%。

板料激光喷丸成形是通过强激光冲击金属板料所诱导的非均匀残余应力使板料产生塑性变形。报道了用波长为1.064 μm,脉宽为23 ns的强激光对外形尺寸为75 mm×20 mm×1.2 mm的航空铝合金LY12CZ进行了喷丸冲击变形实验。实验结果表明,沿着试样的中心线进行喷丸,试样变形的弧弓高随着喷丸次数的增加而增加,经过多次冲击后,尽管冲击次数增加,试样的变形量增加不明显。在实验的基础上, 建立了有限元分析模型,用三维体单元对板料激光弯曲成形过程进行了数值模拟,所得结果和实验结果较一致。