针对6061铝合金难以在化学机械抛光中获得高表面质量的问题，研究了抛光液中氧化剂（H₂O₂）、缓蚀剂（BTA）的质量分数和pH值对表面粗糙度的影响。基于响应曲面法设计实验，采用方差分析（ANOVA）检验各参数对表面粗糙度影响的显著性，分析参数的交互影响，得出抛光液的最佳组分配比。结果表明，6061铝合金的表面粗糙度随着pH值的增大先增大后减小再增大，随着H₂O₂和BTA质量分数的增加先减小后增大。在优选的抛光液参数组合（pH值为9.7，H₂O₂的质量分数为0.57%，BTA的质量分数为1.16%）下，实现最低表面粗糙度S_a 为0.31 nm，获得了近原子尺度的超光滑表面。

采用10 000 W光纤激光器开展磁场辅助激光摆动焊接10 mm厚6061-T6铝合金的工艺试验。利用超景深显微镜和扫描电子显微镜(SEM)分析焊缝截面的宏观形貌和微观组织形貌。观察到在磁场辅助激光摆动焊接的作用下，焊接接头的下塌、飞溅和凹坑等缺陷得到了明显抑制。进而通过高速摄像机对焊接过程中熔池和小孔的行为特征进行了直接观测，观察到磁场有稳定磁场流动的作用。然后进行了X射线探伤测试了焊缝的气孔率，200 mT磁场辅助激光摆动焊接的气孔率最小，能达到0.856%。最后进行了拉伸性能测试，磁场辅助激光摆动焊接的拉伸强度最高能达到318.85 MPa。

为了解决6061铝合金在激光焊接过程中出现的易变形、变形大的问题, 采用施加超声波以辅助焊接的方法, 以1mm厚的6061铝合金薄板为研究对象展开超声波辅助激光焊接试验, 探究超声波对6061铝合金焊接变形的抑制作用; 利用单因素试验方法分析了超声波功率对焊接变形的影响规律, 设计包括超声波功率、激光功率、焊接速率、离焦量、保护气流量在内的五因素五水平正交试验, 分析了超声波功率以及常规焊接参量分别对焊接变形的影响程度, 并获得了能够得到最小变形的工艺参量组合。结果表明, 焊接变形会随着超声波功率的增加而减小, 超声波功率800W时较无超声情况下试件的挠曲变形及角变形分别减小了51.27%和51.46%; 同时, 当激光功率为1000W、焊接速率为5m/min、离焦量为+1mm、保护气流量为15L/min、超声波功率为800W时,可以获得变形最小的试件, 所得到的试件挠曲变形量为0.42mm, 角变形量为0.26mm。此研究为超声波辅助焊接在控制薄板焊接变形方面的应用提供了一定的工艺和理论参考。

为研究能量配比系数(激光功率与电弧功率的比值)对铝合金激光-MIG复合焊接气孔的影响,采用X射线无损检测与金相显微组织观察法对6 mm厚6061铝合金激光-MIG复合焊接接头在能量配比系数为4.0、3.5、3.1下的气孔进行了分析。结果发现:激光功率对焊缝横截面底部熔宽的影响显著,增大电弧功率能有效增大复合作用区域的深度;在较高的能量配比系数下,焊缝内部气孔的直径较大,但其数量较少,气孔率较低;在焊缝横截面上,气孔主要分布在焊缝上部,下部较少;但是当能量配比系数降低至3.1时,气孔的分布趋于均匀,下部气孔数量增加显著,且工艺气孔的数量也有所增加。结果表明,提高激光功率的能量占比有利于降低气孔率。

针对熔焊条件下液态镁和铝易反应生成脆性Mg-Al化合物进而恶化镁合金/铝合金接头性能的难题,提出了镁合金在上铝合金在下且添加Ni夹层的激光熔焊技术,并采用该技术对AZ31镁合金和6061铝合金进行了焊接;基于热力学性能和力学性质的计算选择夹层元素,并研究了Ni夹层对激光熔焊接头组织和剪切性能的影响。结果表明:在激光功率为1450 W、焊接速度为1200 mm/min、激光头偏转20°、离焦量为0 mm、采用氩气作为保护气体进行侧吹和背面保护的工艺条件下,添加Ni箔夹层的焊缝表面呈规则的鱼鳞状,焊缝表面均匀,焊缝成形良好,接头的剪切强度(线载荷) 最高,为78.92 N/mm;Ni箔夹层可以起到阻隔作用,限制下层铝合金熔体中的Al向上扩散进入上层的镁合金熔池中,减少Al、Mg反应生成脆性Mg-Al化合物的量;此外,接头熔池区域中的Ni、Al反应生成了延性化合物AlNi和Al3Ni,其结构稳定性优于Mg-Al化合物,可以降低接头的脆性。上述的协同作用是添加Ni夹层改善镁合金/铝合金焊接接头剪切性能的重要原因。

为提高6061铝合金的焊缝质量,采用纳秒脉冲激光预处理6061铝合金表面,利用扫描电子显微镜观察其表面形貌,研究了不同激光参数下氧元素的线、面含量及分布;为了验证清洗效果,进行了焊接实验。结果表明:最优的激光预处理参数为:激光功率15 W,清洗5次。在最优的加工参数下,表面氧元素的质量分数为3.23%,氧主要分布在光斑搭接处,铝合金焊缝平滑均匀,无明显的缺陷存在;激光预处理后,铝合金表面的氧元素含量越低,焊缝质量越高;分布于光斑周围的少量氧元素不影响焊接效果。

利用激光冲击强化(LSP)处理了6061铝合金,研究了LSP对试样耐磨性能及电化学性能的影响,并对试样的显微硬度和残余应力等进行了测试与分析。结果表明,LSP能有效提高试样的力学性能;LSP试样的表面没有发生物相变化,但硬度与残余应力显著增大,耐腐性明显提高; LSP前后试样的摩擦系数相近,但LSP试样的磨损量减小,耐磨性得到提升。

为了研究激光-熔化极惰性气体保护焊(MIG)复合法焊接铝合金时激光、电弧两种热源各自的作用, 得出二者最佳耦合效果, 采用观察接头显微组织、焊缝截面形貌等手段, 分析了激光、电弧各自对焊缝的影响。在此基础上, 进一步测定焊缝气孔率、力学性能等参量, 探索了能量分配比例对焊接接头性能的影响规律。结果表明, 激光-MIG复合焊接6061铝合金时, 控制电弧、激光能量比在0.9附近, 辅以合适工艺, 获得的焊接接头气孔率仅为1.5%, 抗拉强度291MPa, 达母材的82.9%, 符合工程需求。此研究对不同厚度的铝合金复合焊具有普遍指导意义。

空间多用途双面反射镜是某型星载高光谱成像仪的关键光学元件,其设计与制备是高光谱成像仪工程研制阶段必须解决的重要问题.介绍了一面为光学反射面、一面为漫反射面的双面反射镜构成方案;综合考虑了两种反射面特性要求选用了6061铝合金作为镜体材料;从径厚比、轻量化结构形式、安装界面等方面开展了反射镜的结构设计和有限元分析;在此基础上探索了合理的制备工艺并完成了研制工作;介绍了双面反射镜性能测试装置并给出了测试结果.测试结果表明,6061 铝合金双面反射镜光学面面形均方根值达到0.023λ(λ=632.8 nm);正入射条件下漫反射面的归一化漫反射特性与标准漫反射板相当,能够满足工程研制需要.

在2.5 mm厚6061铝合金光纤激光穿透焊接实验的基础上，着重研究了焊接热输入对焊缝成形的影响。结果表明，光纤激光穿透焊的焊缝熔宽随焊接热输入的增加而增加，且背面熔宽的增幅更快。激光功率越高，获得稳定全熔透焊缝的热输入调节范围越大。焊接接头熔合区附近为柱状晶组织，焊缝中心为柱状晶和等轴晶的混合组织。随焊接热输入的逐渐降低，焊缝区显微组织逐渐细化，且混合组织中等轴晶所占比例逐渐减少。另外，随热输入的逐渐降低，焊缝区的平均显微硬度缓慢增长，焊缝区上部和下部的显微硬度数据分散性逐渐减小，当焊接热输入约为90 J/mm时，焊缝上部和下部的显微硬度对称性最好。