超声复合激光制造技术通过施加外部超声以提升激光制造的加工能力与质量，已成为国内外研究热点。分析了当前超声复合激光制造技术涉及的耦合机理，并综述了超声在激光制造过程中的作用机制。根据超声振动模块与基体的接触模式将超声引入方式划分为固定接触式、移动接触式、非接触式，并分别阐述三种超声引入方式的优势与缺点。进一步，从增材、等材、减材制造三个方面全面讨论了不同超声引入方式和不同激光制造技术相结合的超声复合激光制造技术，探讨了不同复合制造技术的原理和技术特点，归纳了超声振动在激光制造过程中的影响规律。在当前研究进展基础上对超声复合激光制造技术的发展方向进行了展望。

采用超声波辅助激光熔化沉积法制备SiCp/AlSi30复合材料, 研究SiC质量分数对铝基复合材料相组成、微观组织及力学性能的影响规律。当SiC的质量分数小于10%时, 液态铝合金与SiC颗粒之间未发生界面反应, 陶瓷颗粒保持原始的形态。当SiC的质量分数达到15%时, 部分SiC颗粒与熔融的铝合金反应形成了针状的Al4SiC4。SiC增强相的加入促进了硅相的非均匀形核, 导致初生硅尺寸的细化。由于高硬度增强相的加入和晶粒细化的共同作用, 质量分数10%碳化硅颗粒增强AlSi30复合材料的力学性能得到提高, 其显微硬度与未增强的AlSi30合金相比提高了25.3%。此外, 质量分数10% SiCp/AlSi30的摩擦因数和磨损率与超声波辅助激光熔化沉积法制备的纯AlSi30合金相比分别降低了19%和25%, 复合材料磨损性能得到提高。

Surface modification for micro-nanoparticles at the atomic and close-to-atomic scales is of great importance to enhance their performance in various applications, including high-volume battery, persistent luminescence, etc. Fluidized bed atomic layer deposition (FB-ALD) is a promising atomic-scale manufacturing technology that offers ultrathin films on large amounts of particulate materials. Nevertheless, nanoparticles tend to agglomerate due to the strong cohesive forces, which is much unfavorable to the film conformality and also hinders their real applications. In this paper, the particle fluidization process in an ultrasonic vibration-assisted FB-ALD reactor is numerically investigated from micro-scale to macro-scale through the multiscale computational fluid dynamics and discrete element method (CFD-DEM) modeling with experimental verification. Various vibration amplitudes and frequencies are investigated in terms of their effects on the fluid dynamics, distribution of particle velocity and solid volume fraction, as well as the size of agglomerates. Results show that the fluid turbulent kinetic energy, which is the key power source for the particles to obtain the kinetic energy for overcoming the interparticle agglomeration forces, can be strengthened obviously by the ultrasonic vibration. agglomerate size in the FB. This is bound to facilitate the heat transfer and precursor diffusion in the entire FB-ALD reactor and the agglomerates, which can largely shorten the coating time and improve the film conformality as well as precursor utilization. The simulation results also agree well with our battery experimental results, verifying the validity of the multiscale CFD-DEM model. This work has provided momentous guidance to the mass manufacturing of atomic-scale particle coating from lab-scale to industrial applications.

为提高传统激光熔覆涂层中的组织性能和整体质量，采用空载式超声振动辅助设备制备涂层。在45钢表面制备304L+La2O3涂层，分析研究了熔覆层的显微组织、物相组成、显微硬度和摩擦磨损性能。结果表明：超声振动产生的空化效应以及声流作用能够使涂层晶粒更加细小，改善组织性能。施加超声后熔覆层硬度平均为758.2 HV，比无超声工艺提高了7.4%，摩擦因数和磨损量分别降低了6.5%和12.9%。

在超声振动打孔时, 微晶玻璃最大切深决定了孔壁表面质量。基于脆性断裂材料去除机理, 建立了简单实用的超声打孔材料去除率理论关系式, 得出影响表面质量的主要工艺参数为:金刚石粒径、刀具转速和进给速度。通过正交实验方法, 得到了微晶玻璃超声打孔的最佳工艺参数, 金刚石粒径650#、刀具转速12 000 rpm和进给速度5 mm/min。通过工艺参数优化后, 微晶玻璃打孔质量得到明显提升, 孔壁经过化学抛光处理后, 表面粗糙度Ra达到0.055 1 μm, 能有效提升激光陀螺腔体的真空特性和激光陀螺的性能。

该文提出了一种减小滚珠丝杠副摩擦力的超声振动减摩振子。将激振器与滚珠丝杠的螺母通过螺栓在法兰处相连，通过激发减摩振子的二阶扭转振动模态，实现对滚珠丝杠副的减摩。利用有限元分析软件对减摩振子进行模态分析并对激振器套筒长度、激振器法兰厚度及内孔直径进行正交试验，通过优选得到最佳组合并确定其主要结构尺寸,试制了样件。最后对减摩振子进行实验测试，验证了该减摩方法的可行性。

为改进激光焊接质量，在1CR13不锈钢激光焊接过程中施加超声振动对焊接件进行跨态处理，通过焊缝组织观察和分析，研究超声振动对激光焊接影响的规律。试验结果表明，在超声振动作用下，焊缝与基体结合界面处柱状晶定向凝固受到影响，部分柱状晶结晶方向趋于杂乱，断面晶粒度随振动功率增加呈增大趋势，晶粒得到细化。结合金属凝固理论与超声空化理论，分析超声振动对焊接熔池作用的机理，认为超声振动产生的空化效应造成焊接熔池微区温度降低与局部高压，增加了熔体结晶驱动力，减小了凝固激活能，提高了形核率，得到了更加细密的组织。