采用脉冲激光器，开展了航空铝合金表面漆层去除试验，通过外观检查、光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、原位温度检测、力学性能检测和高周疲劳试验，研究了激光清洗工艺对航空铝合金组织、力学及疲劳性能的影响规律。结果表明：当激光功率和脉冲频率分别为80 W和100 kHz时，可去除铝合金表面环氧底漆涂层，但试样表面仍有漆层残余。当激光功率和脉冲频率分别达到500 W和500 kHz时，表面温度最高不超过115 ℃，未观察到明显的热影响区，材料表面10 μm深度范围内的组织出现部分烧蚀和熔化现象。激光清洗后，材料的硬度增加，并且随着激光功率、频率、能量密度的增加，硬度增幅逐渐减小。拉伸性能结果显示，激光清洗后的试样抗拉强度、屈服强度和延伸率较空白试样均略微下降。高周疲劳试验结果表明，与空白试样相比，激光清洗后的带漆试样的疲劳性能下降11.76%，这主要是激光清洗造成了表面粗糙度增加。经阳极氧化和喷漆处理后，激光清洗去漆不会进一步增加阳极氧化造成的疲劳损伤。

镍锌铁氧体复合材料是一种性能优良的吸波材料, 同时还具有高柔性和可加工性, 广泛用于屏蔽通信中的电磁干扰。为提高铁氧体复合片材的切割质量, 采用先进的脉冲激光切割工艺, 并选择窄脉宽的亚纳秒脉冲激光为光源。首先改进了激光切割的扫描策略, 结果表明, 与常规的多遍策略相比, 周期性“扫描-冷却”多遍策略显著抑制了热积累, 使切缝热影响区宽度从567.39 μm减小至249.42 μm, 降低了56%。在改进的扫描策略基础上, 使用响应曲面模型分析激光平均功率(P)、光束扫描速度(v)、“扫描-冷却”每个周期内扫描次数(n1)3个因素对热影响区宽度和切割效率的综合影响, 并进行参数优化。高的平均功率、高的扫描速度和少的扫描次数有利于降低热影响区宽度, 同时兼顾切割效率。参数优化结果显示, 平均功率19.7~21.1 W, 扫描速度1 750~1 800 mm/s, 每个周期内扫描20~24次, 可以实现在9个周期切断0.2 mm镍锌铁氧体复合片材, 切缝热影响区宽度约为200 μm。

为了减小激光切割碳纤维复合材料热影响区的宽度，采用响应曲面法的Box-Behnken试验设计，以激光入口处的热影响区宽度为响应，建立了激光入口处热影响区宽度的回归方程。研究了激光功率、扫描速度、辅助气体压力、焦点位置等因素以及其交互作用对响应的影响。根据回归方程和实际的切割效果优化了工艺参数。试验结果表明，激光入口处热影响区宽度影响因素的重要程度依次为激光功率、扫描速度、焦点位置、辅助气体压力。最佳工艺参数为激光功率170 W、扫描速度1.5 m/min、辅助气体压力为0.6 MPa，焦点置于试件上表面。对最佳工艺参数进行试验验证，结果表明，激光入口处热影响区宽度为486.13 μm，回归方程的预测平均误差为5.3%。

采用冷喷涂-激光熔覆顺序耦合技术，在高速列车车轴钢EA4T表面制备Ni30冷喷涂中间层后，采用激光熔覆技术制备Fe314涂层，以研究冷喷层作为激光熔覆中间层对激光熔覆车轴组织及性能的影响。试验结果表明，Ni30涂层对熔覆层和热影响区组织形貌没有影响，但改变了熔覆层界面处元素含量，并减小了热影响区面积。激光热导致强烈塑性变形的Ni30颗粒界面发生熔化，涂层与车轴钢由机械结合变为冶金结合，剪切强度由35.9 MPa提高为224.4 MPa。在性能方面，Ni30中间层导致复合试样熔覆层、热影响区的硬度和剪切强度均降低，塑韧性得到提升，从而性能更接近基体。但过多的激光热导致冷喷涂Ni30气孔聚集长大，且受激光热作用后涂层结合强度比单熔覆试样低115 MPa左右，因而接下来仍需对工艺进行优化。

纳米材料具备小尺寸和大比表面积的特点，在能源器件、集成电路和生物医学等领域中具有众多独特的优势。目前，研究人员通过固相、液相或者气相沉积等方法实现了各类纳米材料的高质量制备，但这些方法主要聚焦于纳米材料的生长过程，通常需要后续多步工艺配合才能实现微纳器件的制备。因此，对纳米材料的直接图案化制备将有效提高器件的集成度，并将充分发挥纳米材料的尺寸优势。尽管已有部分方法能够实现原位免转移的纳米材料图案化制备，如紫外光刻、电子束光刻、溶液直接成型以及连续/长脉冲激光选择性诱导生长等，但仍难以满足纳米材料的图案定制化、精密化以及在热敏、柔性和曲面衬底上原位异质集成的需求。飞秒激光作为一种具有高峰值功率的“冷加工”手段，在实现纳米材料的原位图案化生长方面具有独特的优势。回顾了现有的纳米材料的原位图案化制备方法，总结了这些方法存在的问题，并重点介绍了飞秒激光诱导纳米材料的图案化生长方面的研究进展，包括金属、金属氧化物、金属硫化物以及碳基纳米材料的图案化生长及其应用。最后探讨了飞秒激光诱导纳米材料图案化生长需要解决的问题以及其在未来微纳功能器件制造中的应用前景和发展潜力。

铁基非晶带材是一种新型结构功能材料, 具有优异的磁性、耐磨性、强度和硬度等。采用波长355 nm的纳秒紫外激光对Fe78Si9B13非晶薄带进行激光切割, 研究激光脉冲频率、脉冲宽度和切割速度对切缝宽度和热影响区宽度的影响规律。结果表明, 在一定范围内, 增加切割速度能够减少切缝和热影响区宽度, 提高切割效率; 切缝和热影响区宽度随脉冲频率的增大而减小; 随着脉宽的增加, 切缝宽度呈下降趋势, 而热影响区宽度呈上升趋势。热分析结果表明部分样品的热影响区域发生晶化反应。

进行了1 kW光纤激光切割碳纤维复合材料的工艺试验，采用单因素法研究了激光功率、切割速度、辅助气体压力对切缝宽度、切口锥度以及热影响区的影响规律。利用正交试验确定了对切缝宽度与热影响区宽度产生影响的因素的主次关系。结果表明，切缝宽度、切口锥度和热影响区宽度均随激光功率的增加而变大；随切割速度的增加，切缝宽度、热影响区宽度均变小，切口锥度先变大后变小；随辅助气体压力的增加，切缝宽度、切口锥度均变大，热影响区宽度变小。当激光功率为100 W，切割速度为1 m/min，辅助气体压力为0.5 MPa时，切割效果较好，切割效率较高。

针对碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）,围绕1 064 nm皮秒激光加工方式改进和工艺参量调整,开展热损伤抑制试验。结果表明：沿纤维方向切割质量明显优于垂直方向,材料各向异性决定了热量主要沿纤维方向传递并向材料内部扩散。采用运动平台结合振镜扫描的复合切割方式优于传统方式,且适用于较厚材料加工。热损伤程度与激光功率、切割速度、扫描半径和填充间距等工艺参量密切相关,这是由脉冲能量密度及脉冲分散程度决定的。此外,切透材料后适当增加切割次数可进一步改善切割质量。工艺优化后,垂直于纤维方向复合切割2.1 mm厚试样,获得了极佳的切割质量,切缝表面无附着物、裂纹、孔隙等缺陷,材料内部热影响区宽度小于10 μm。

在30CrMnSiNi2A高强钢基体上进行多层激光熔覆,研究各层熔覆热循环对基体组织与力学性能的影响。结果表明:在组织方面,熔覆盖面层时均对基体重新淬硬,由于已沉积熔覆层会吸收激光热量,故基体淬硬深度会随着层数的增加而逐渐减小,淬硬深度减小至对基体不能完全奥氏体化时,出现了不完全淬硬现象;继续增加熔覆层数,熔覆层不再重新淬硬基体,产生了回火作用。多层熔覆时每一层均对基体有回火作用,随着层数的增加,基体马氏体板条束间残余奥氏体首先分解,接着碳化物逐渐析出,马氏体板条粗化变宽、块状化,直至板条状马氏体特征消失,完全转变为索氏体组织。在力学性能方面,随着层数增加,基体热影响区试样变化趋势为抗拉强度逐渐降低、冲击韧性逐渐升高。由于激光快速加热,首层熔覆对基体回火残余奥氏体分解不明显,次层或后续层熔覆对基体残余奥氏体产生明显的分解作用,故残余奥氏体相减少,造成拉伸延伸率、冲击韧性均略有降低。随着熔覆层数增加,基体热影响区拉伸延伸率增加,拉伸断裂沿高温回火区启裂、扩展;熔覆层数继续增加,直至对基体产生不完全淬火时,拉伸断裂可分别在不完全淬火区、高温回火区多点启裂、扩展,拉伸塑性变形协调性下降,造成基体热影响区试样延伸率显著下降。

利用紫外皮秒激光器脉冲串模式对单晶硅材料进行切割测试研究, 分析了不同子脉冲数量情况下单脉冲能量变化对热影响区大小、表面形貌效果、切缝宽度以及切割深度的影响。研究结果表明, 脉冲串模式可以有效地降低热影响区, 减少重熔层的产生。随着单脉冲能量的增加, 脉冲串相比于单脉冲模式产生的热影区差值逐步增大, 由增加脉冲串子脉冲数量而导致的热影响区减小效应愈加明显。当脉冲串中子脉冲数量为3或者5, 脉冲能量为8 μJ时产生的热影响区和表面形貌效果与单脉冲模式下脉冲能量为2 μJ的效果基本一致, 并且切割深度是单脉冲模式切割深度的2倍。