激光选区熔化（SLM）过程工艺参数会直接影响熔道成形形貌及微观结构，从而影响成形结构的力学性能。针对AlSi10Mg合金在SLM成形过程中产生的缺陷，笔者采用试验方法研究了激光功率、扫描速度等成形参数对AlSi10Mg合金单、双熔道成形形貌的影响，并结合离散元-流体体积（DEM-VOF）法建立了介观尺度下SLM成形过程粉末床数值模拟模型，对低功率下熔道成形缺陷的成因进行研究。结果发现：激光线能量密度不足（线能量密度低于200 J/m）以及AlSi10Mg的易氧化性会严重影响熔道的连续性；在低扫描速率（200 mm/s）、高线能量密度（500 J/m）成形窗口下，熔池的连续性及表面平整度因受蒸气反冲压力的作用而降低，同时形成了深度可达100 μm的匙孔，影响了熔道形貌，并产生了孔隙缺陷。由数值模拟结果可知，提高预热温度至500 K可以降低粉末熔化所需的激光线能量密度，从而改善低功率下的熔道不连续现象。

设备器件精密化、微型化是工业发展的重要趋势。在航空航天、动力电池、消费电子、生物医疗等应用领域中，零部件的日益微型化对微加工工艺提出了更高的要求。金属材料微焊接是微加工领域的重要需求之一，而激光具有能量密度高、热输入精确可控、焊接变形小等特点，是金属材料微焊接的重要技术手段。对金属材料激光微焊接技术展开了探讨，明确了其内涵，阐明了微尺度效应的影响，并总结了激光微焊接常见的缺陷及其质量控制方法，介绍了同种金属材料和异种金属材料激光微焊接的重要应用前景。最后，指出了金属材料激光微焊接技术存在的问题，并展望了未来的发展方向。

激光增材制造过程的工艺参数直接影响成型件的成形质量及性能,对工艺参数的优化是实现成形质量调控的最有效方法。建立准确、高精度的工艺参数与成形质量之间的模型,对于成形质量的预测及工艺参数的优选极其重要。对激光增材制造工艺参数优化建模的方法进行了总结和综述,且对工艺系统开发进行了现状分析,论述了工艺优化建模方法的原理以及优缺点,最后对激光增材制造工艺优化建模研究前景进行了展望。

为探究厚板激光切割过程中工艺参数对切割断面质量的影响，使用奔腾激光自主研发的30000 W超高功率光纤激光切割机对40 mm厚304不锈钢进行四因素、五水平正交试验，分析残差结果，得到各工艺参数对切割断面指标（上下切缝宽度、垂直度以及上部、中部、下部板材粗糙度值）的影响规律。结果表明：上下表面切缝宽度影响主次为离焦量、辅助气压、激光功率、切割速度；垂直度影响主次为切割速度、离焦量、激光功率、辅助气压；粗糙度影响主次为激光功率、离焦量、辅助气压、切割速度。残差分析结果表明，超高功率激光切割40 mm厚304不锈钢优化工艺参数如下：激光功率为20000 W、切割速度为200 mm/min、辅助气压为18 bar、离焦量为+11 mm。

激光微织构加工在当前微织构加工中有很大优势, 然而大多数研究都是关于微凹坑的形成。采用纳秒光纤激光器在304不锈钢表面制备微凹/凸织构, 研究激光加工参数对所制备的凹/凸织构表面形貌的影响。结果表明, 随着功率的增大, 微织构的中心凸起高度先增大后减小, 最后转化为凹坑。在不同的功率下, 高度随脉冲宽度变化的趋势不同。在功率为25 W时, 随脉冲宽度增大先升高后降低; 30 W、35 W时, 总体呈下降趋势, 先降低后升高再降低; 20 W时, 随脉冲宽度增大先降低后升高再降低, 变化幅度较小; 40 W时凸起消失。微织构的直径随功率和脉冲宽度的增大而增大。随着脉冲数量的增加, 微凸织构中心凸起部位的下凹深度也增大, 突起高度降低。在脉冲数量为1、激光功率为25 W、脉冲宽度为10 000 ns时, 可以得到凸起高度为35.362 μm、直径为174.057 μm的微凸起织构。

研究激光粉末床熔融工艺参数与熔道形貌、气孔缺陷的关联是优化工艺参数、提升成形效率的基础。使用不同激光功率成形TC4钛合金单条熔道，并建立基于流体体积法的气‐液两相流三维细观熔池模型，对激光粉末床熔融增材制造过程中熔池内的传热、熔化、气‐液两相流动等物理行为进行仿真分析。实验研究结果表明，随着激光功率由100 W增加至400 W，熔道深度大幅度增加，而熔道宽度只在较小功率（100~150 W）下随激光功率的增加而明显增大，此后（150~400 W）不再随功率变化而明显变化。同时，在大激光功率下（400 W）下，部分熔道底部可以发现不规则的气孔缺陷。熔池形貌的预测结果与实验结果的对比验证了仿真模型的有效性。仿真结果表明，随着激光功率增加，熔池底部在反冲力作用下形成匙孔，激光直接照射在熔池底部并使能量向下传递，表现为熔道深度明显增加，熔道宽度变化不明显。在高激光功率下，较深匙孔的底部呈“J”字形，其尾部不能直接受到激光作用，能量不足，易坍塌形成气泡，随后气泡滞留凝固形成气孔缺陷。

为研究激光去除复合材料基体表面漆膜的工艺规律并优化激光除漆参数，采用纳秒脉冲激光器对碳纤维复合材料表面的环氧树脂漆进行去除；基于响应面优化法，以除漆表面微观形貌、纤维暴露百分比、单脉冲除漆深度及微观不平度十点高度为指标对激光参数的影响规律进行分析并进行参数优化。结果表明：激光功率P、重复频率f、扫描速度v分别对纤维暴露百分比、单脉冲除漆深度、微观不平度十点高度的影响最为显著。采用低频（f<25 kHz）高功率（P>14 W）激光慢速（v<130 mm/s）扫描可以获得更少的漆层残留、更高的纤维暴露百分比及更高的除漆效率，采用中频（40 kHz<f<60 kHz）低功率（P<11 W）激光快速（v>180 mm/s）扫描可以获得更接近标准值（45~55 μm）的微观不平度十点高度，可以保证除漆质量。最终得到最佳工艺参数组合为：激光功率14.4 W，扫描速度200 mm/s，重复频率20 kHz。本研究可为今后复合材料基体除漆工艺参数的确定提供参考。

本文基于焊接过程中线性提高激光功率的方法研究了光纤激光‐TIG复合焊接焊缝中小孔型气孔的影响因素。结果表明，在复合焊接过程中将激光功率由0 kW线性增加至3 kW，可以获得激光功率和电弧电流对小孔型气孔的影响规律。当激光功率小于0.8 kW或大于2.2 kW时，焊缝内部均无小孔型气孔产生；当激光功率处于0.8~2.2 kW或保护气流量大于15 L/min时，焊缝内气孔相对较多，气孔率分别可达3.5%和5.5%；当激光功率为2 kW时，150 A的TIG电弧电流使熔宽提高了94%，熔深提高了35%，并控制了飞溅数量，改善了焊缝表面成形质量。进一步分析表明：电弧作用于小孔口的力是增加小孔不稳定性、提高焊缝中小孔型气孔数量的主要原因；激光功率变化导致孔内激光致蒸发量的变化是复合焊接焊缝中气孔数量改变的主要因素。

基于激光熔化沉积技术制备了高强度Al-Mg-Sc-Zr合金试样，采用金相显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度和室温拉伸等试验方法，研究了能量密度和送粉速率对沉积试样的致密度、微观组织演变和力学性能的影响规律。结果表明：在送粉速率一定的条件下，随着能量密度的提高，沉积试样的致密化行为逐渐增强，致密度呈现逐渐升高的趋势。随着送粉速率的提高，趋势愈发显著。在送粉速率为5.5 g/min、能量密度为50~150 J/mm²的条件下，试样致密度从97.88%提高至99.47%。在优化的工艺条件下，即能量密度为100 J/mm²、送粉速率为2.5 g/min时，获得了最优综合力学性能的沉积态试样，其致密度、屈服强度、抗拉强度、延伸率以及显微硬度分别为99.51%、268 MPa、450 MPa、18.4%和120.18 HV_0.2。

激光熔覆具有熔覆层组织致密、涂层与基体结合良好、稀释率及变形小等优点。钴基合金因具有高硬度，以及较好的耐磨性、耐高温性和耐蚀性等特点，在激光熔覆中得到广泛使用。本文对激光熔覆制备钴基合金涂层的国内外研究现状进行了分析，探讨了激光功率、扫描速度和送粉速率等主要工艺参数对涂层熔覆质量和性能的影响，总结了硬质相陶瓷粉末、稀土和固体润滑剂等添加剂，以及其他辅助工艺对改善钴基合金熔覆性能方面的相关研究。最后对激光熔覆钴基合金的不足和发展趋势进行了总结和展望。