为了实现高效、低成本的机械密封动压槽激光精密加工，基于槽深与激光能量密度和作用时间之间的关系，构建了一个简单有效的槽深计算模型，研究了激光功率、重复频率、扫描速度、填充间距和标刻次数等工艺参数对槽深的影响规律，并进行了实验验证。结果表明：在所研究的工艺参数取值范围内，槽深计算结果随变量参数变化的趋势和实验结果呈现良好的一致性，槽深与各个工艺参数之间具有明确的数学关系，即槽深与激光功率、标刻次数成正比，与扫描速度成反比，与填充间距近似成反比，且随重复频率的增大，槽深线性减小。在5组工艺参数计算案例中，槽深的计算结果与实验结果均较为吻合，槽深最大相对误差不超过15.07%。

金刚石微槽在微电子散热器件和光学器件等领域都有非常大的潜在应用价值。系统研究了激光脉冲能量、扫描速度、扫描次数、重复频率和离焦量对金刚石微槽形貌、微槽宽度、微槽深度及微槽深度与宽度的比值的影响规律。研究结果表明，金刚石微槽的深度与激光脉冲能量、扫描次数呈正相关，随着激光脉冲能量和扫描次数的增大，微槽深度逐渐增加，并且当激光脉冲能量达到200 μJ，扫描次数增加到30时，微槽深度趋于稳定；金刚石微槽的深度与扫描速度呈负相关，当扫描速度为5 mm/s时，可获得深度较大的微槽；微槽的深度随着激光重复频率的增大而增加，当激光重复频率达到60 kHz时，微槽的深度趋于稳定。当离焦量从负值变化到正值时，微槽的深度先增加后减小，当离焦量为－1 mm时，微槽的深度达到最大。在激光脉冲能量为200 μJ，扫描速度为5 mm/s，扫描次数为30，重复频率为60 kHz，离焦量为－1 mm的优化参数下，能够获得微槽深度与微槽宽度的比值大于12的金刚石微槽。

选取316L不锈钢粉末以同步送粉方式在Q235钢板上进行了不同工艺参数的激光熔覆, 通过光学显微镜、维氏硬度计、X射线衍射仪对熔覆试样分别进行金相观察、硬度测定和物相分析, 并采用盲孔法对熔覆层表层应力分布状态进行测量。研究了激光功率、扫描速度、送粉速率对熔覆层组织和性能的影响。结果表明, 在一定范围内, 随着激光功率和送粉速率的增大以及扫描速度的减小, 熔覆层厚度增加且微观组织逐渐变得粗大, 熔覆层硬度有所降低, 而残余应力呈逐渐上升趋势。

选择性激光烧结技术制备的石墨预制体致密度不高, 且内部疏松多孔导热系数也相对较低。本文通过改变选择性激光烧结工艺参数制备了相对密度在18.78%~24.95%的多孔石墨预制体, 并利用瞬态平板热源法测定其在室温下的有效导热系数, 研究了激光能量密度对选择性激光烧结石墨预制体导热性能的影响。结果显示在0.05~0.15 J/mm2之间激光能量密度与导热性能呈正相关的关系, 而在能量密度小于0.136 7 J/mm2时预制体的相对密度随着能量密度的增大而增大, 当能量密度大于0.136 7 J/mm2时预制体相对密度基本不变。通过引入能量密度与导热系数的相关系数, 建立了激光能量密度与多孔石墨预制体导热系数相关的导热理论模型, 并通过实验验证导热模型有效性。结果显示所建导热模型的预测值与多孔SLS石墨预制体实际测量值偏差小于1.5%。

为揭示激光参数对纳秒脉冲激光除漆后表面形貌的影响规律,采用纳秒脉冲激光器对HT250铸铁表面水性防锈漆层进行激光清洗试验;研究了激光除漆后的表面形貌与氧含量的关系,以及激光除漆后表面的三维形貌、表面粗糙度;最后测量了残余漆层的面积,以此表征除漆率。结果发现:表面粗糙度随着激光功率的增大而增大,并随着除漆速度降低而呈现先减小后增大的趋势;随着脉冲频率的增大漆层发生焦化现象,清洗速度的减小使除漆机制由振动和烧蚀效应转变为以烧蚀效应为主,导致清洗率呈现先减小后增大的趋势;在本试验条件下,当激光功率为50 W、脉冲频率为90 kHz、除漆速度为7000 mm/s时,除漆效果最佳,除漆率为99.4%。

由于机加工零部件其边缘一般都会产生毛刺, 影响到零件的使用。为实现零件毛刺的去除, 采用波长为1 064 nm, 脉宽为200 ns的800 w光纤激光器对6系列铝合金边缘进行了激光去毛刺工艺试验。激光切割就是将激光束照射到工件时释放的能量来使照射面融化并蒸发, 以实现对工件切割, 可利用这一特性对零件大毛刺进行切割。其次可通过改变激光光斑大小来降低能量密度, 使照射面只熔化不蒸发, 实现熔融圆角。基于以上两点, 对铝合金零件进行去毛刺效果实验研究。研究了激光功率、扫描速度、扫描次数和离焦量等参数对去毛刺质量的影响以及各参数的影响权重, 并求得最佳工艺参数为激光功率 560 W, 扫描速度50 mm/s, 焦点位置3 mm和激光功率640 W, 扫描速度60 mm/s, 焦点位置3 mm。可以去除零件毛刺, 且实现融化圆角。

为了解决铝材表面激光处理无法形成高色差、高对比度的黑色图形问题,以阳极氧化5052铝合金为研究对象,选用脉冲宽度为4 ns的光纤激光器,设定扫描速度为130 mm/s,频率为300 kHz,扫描间距为0.005 mm,设定功率为27%P₀~33%P₀(P₀为激光器的额定功率),以得到高色差、高对比度的黑色图形,研究激光功率对图形对比度及微观形貌的影响,分析阳极氧化铝表面激光处理形成图形的机理。结果表明:当激光功率超过1.64 W时,激光能量达到铝材熔化阈值,材料表面开始形成图形,随着功率的增大,对比度逐渐上升;当激光功率增大到2.13~2.76 W时,铝材表面熔化与蒸发形成细裂纹的微观形貌,宏观显示为黑色,对比度达到最大;激光功率增大至3.32 W后,铝材表面完全熔化,细裂纹形貌消失,宏观显示为灰白色,对比度下降。该技术有助于激光与铝材作用机理的进一步研究,对推动物联网技术的发展具有重要意义。

利用1 064 nm MOPA光纤激光器对非晶硅薄膜太阳能电池制备工序中的激光清边工序进行了实验研究，探讨了激光器脉冲宽度、填充线间距、扫描速度等工艺参数对加工效果的影响。在脉冲宽度100 ns，重复频率80 kHz，填充线间距35 μm，输出功率比100%，扫描速度3 500 mm/s，光斑交叠比wx＝0.83，wy＝0.88的参数下，获得了清边区表面理想，电阻值＞1 000 MΩ的良好清边效果。

采用光纤激光器对GCr15轴承钢试样表面进行了激光织构加工,使用共聚焦显微镜观察了微织构的形貌,分析了功率、脉宽、重复次数对织构点形貌的影响。试验结果表明,织构点直径随脉宽的增大而增大,在一定脉宽范围内,织构点深度随脉宽的增大而明显增大;在单脉冲作用下,当脉宽为1000 μs时形成凸起形貌,当脉宽增大到5000 μs以上时形成凹坑形貌;随着功率的增大,织构点的直径和深度增大;随着重复次数的增加,热效应尤为明显,凹坑先逐渐变深然后部分被填平,凸起高度先不变然后急剧增大。研究验证了同一台激光器同时实现凹/凸微织构的可行性,为实现表面不同形貌的加工提供了新的思路。

通过皮秒激光对304不锈钢表面进行刻蚀获得了光栅微纳结构,分析了该微纳结构的尺寸及该不锈钢的表面形貌,研究了不同激光加工参数对微纳结构的影响。结果表明,平均功率对激光烧蚀率及光栅微纳结构尺寸具有显著影响;增大扫描速率,光栅微纳结构深度减小,宽度基本保持不变,激光烧蚀率呈不规则波动;加工次数的增大则会减小激光烧蚀率。激光加工不锈钢表面制备微纳结构的较优工艺条件为高平均功率、较大扫描速率和小加工次数,在该工艺条件下微纳加工不锈钢表面获得了超疏水性能。