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。

以Ti6Al4V沉积层为基体，研究基体表面预处理对超音速激光沉积涂层/基体界面结合的影响。试验前，基体表面经过三种不同方式的预处理，分别为抛光、打磨和喷砂。利用X射线衍射仪和表面轮廓仪对基体表面的物相组成和粗糙度进行了分析，利用光学显微镜对涂层/基体界面结合进行了分析，利用单颗粒撞击有限元模型对颗粒与不同表面粗糙度基体的结合情况进行了分析。研究结果表明，打磨处理的基体由于表面生成氧化钛陶瓷相，涂层发生脱落。抛光处理的基体较喷砂处理的基体有更低的表面粗糙度，其涂层/基体界面结合更紧密。数值模拟表明，基体表面的起伏特征在颗粒/基体界面处促成温度和应变的不均匀分布，阻碍颗粒与基体间的紧密结合。

通过对10 mm厚Q345钢进行高功率激光-电弧复合焊接实验，对比研究了7.5 kW激光对不同模式电弧焊接熔滴过渡与焊缝成形的影响。结果表明：高功率激光的加入对标准熔化极活性气体保护电弧焊（MAG）、冷金属过渡弧焊（CMT）和脉冲电弧焊接过程中的熔滴过渡有显著影响。在标准MAG焊接过程中，激光会吸引和压缩电弧，导致电弧长度显著缩短，同时匙孔喷出的金属蒸气与等离子体会降低熔滴过渡频率；在CMT焊接过程中，激光会延长单次短路过渡周期，同时引起的熔池振荡会降低短路过渡的稳定性；在脉冲电弧焊接时，激光的加入提高了熔滴过渡频率，同时匙孔处的气流对熔滴过渡起阻碍作用，使熔滴向熔池侧面过渡，造成飞溅的产生。与单一电弧焊接相比，激光-标准MAG与激光-脉冲电弧复合焊接中的焊缝熔宽增加，而激光-CMT焊接中的焊缝熔宽的变化不明显；受熔滴直径和过渡频率的影响，激光-标准MAG与激光-CMT焊接中的焊缝余高减小，而激光-脉冲电弧焊接中的焊缝余高略有增加。三种电弧模式下激光与电弧相互作用的熔化能增量值（ψ）不同，其中，激光-脉冲电弧复合焊接的ψ值最高（36%），其次为激光-标准MAG复合焊接（19%），激光-CMT复合焊接的ψ值最小（-12%）。

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。

采用激光辅助低压冷喷涂技术在Cu基体上制备表面金属化CNTs（Ni-Cu-CNTs）/Cu复合涂层，研究了复合涂层的微观特性以及耐磨损性能。研究结果表明，在激光辐照的作用下，Ni-Cu-CNTs增强相和Cu黏结相由于受热软化均发生了明显的塑性变形，Ni-Cu-CNTs颗粒嵌入到塑性变形的Cu颗粒中形成连续致密且结合良好的复合涂层，复合涂层的厚度可达2609 μm，CNTs弥散均匀分布在复合涂层中且保持其结构的完整性。添加Ni-Cu-CNTs的复合涂层表现出优异的耐磨损性能，平均摩擦系数可降低至0.385，体积磨损速率降至1.49×10^-4 mm³/（N·m）。复合涂层中的Ni-Cu-CNTs增强相一方面通过承受磨球对涂层表面的载荷力，减少了涂层磨损，另一方面随着磨损过程的进行，Ni-Cu-CNTs从涂层中脱离到涂层表面形成润滑层，降低了涂层的摩擦系数，从而提高复合涂层的耐磨损性能。

针对铝合金硬度低、耐磨性差的问题，采用激光合金化工艺在其表面制备了原位自生TiB₂-TiC颗粒增强铝基复合涂层，在B₄C-Ti的4%、12%、36%三种质量分数下，研究了合金化层的物相组成、微观组织和耐磨性能。利用边-边匹配模型（E2EM模型）计算了原位自生颗粒的界面匹配情况，分析了原位自生相作为异质形核核心的可能性。结果表明，合金化层主要由条状或针状Fe-Al金属间化合物和大量弥散分布、尺寸细小的TiB₂、TiC、Cr₂B等原位增强颗粒组成。原位自生TiC、TiB₂相与α-Al基底、TiC/TiB₂两相之间的面间距失配和原子间距失配均小于10%，表明增强颗粒与基底之间界面结合良好，且TiB₂可作为TiC异质形核核心。合金化层的平均显微硬度高达1156.11 HV，约为基体的15.2倍，磨损体积比基体降低了89.6%，耐磨性能显著提高。

面向甲醇重整制氢微反应器异形微细波纹板制造难题，采用激光弯曲成形技术制造了“双圆弧”异形微细波纹板。针对“双圆弧”异形波纹板激光弯曲成形过程中的面畸变缺陷，提出了一种变速扫描策略，在不同扫描策略下开展了温度场数值模拟与成形试验研究，并对有无抑制策略下的异形波纹板成形质量进行了评价。结果表明，多段变速策略实现了能量分布的离散化调控，末端热积累显著降低，8段变速时出口处峰值温度相较于恒速扫描下降了13.4%；在变速扫描策略下，法平面弯曲成形面畸变呈减小趋势，弯曲角度差小于1.0°，成形后波纹板流道上下底面的平行度提高了87.5%，波纹度最大降低了51.2%。研究结果表明，变速扫描策略可显著降低激光弯曲成形面畸变，提升波纹板成形质量。

研究了电磁复合场对激光减材加工V型槽形貌的影响。在激光减材过程中同时施加稳态电场与稳态磁场，以获得定向洛伦兹力，从而驱动熔池排溢；通过实验研究了激光参数以及电磁场参数对V型槽形貌的影响规律。实验结果显示：在电磁复合场环境下通过改变激光参数得到了角度范围为34.82°~65.20°、深度范围为1719~5667 μm的V型槽；角度随着激光功率的增加和扫描速度的降低而减小，深度随着激光功率的增加和扫描速度的降低而增大；当激光功率为1800 W时，随着磁感应强度从0 mT增大至1200 mT，V型槽底部的重熔层厚度从764 μm下降至42 μm；材料去除效率主要受激光功率的影响，并随着激光功率的增加而增大。加工出的目标V型槽的角度公差等级为精密（f），深度线性公差等级为中等（m），表面粗糙度R_a值为22.4 μm。稳态磁场与稳态电场所提供的向上的洛伦兹力克服重力及表面张力驱动熔池向上流动，熔体以多次飞溅的形式脱离基体，实现一次直接成型V型槽。

采用连续光纤激光器在氩气环境下对粗糙度为R_a=0.95 μm的低粗糙表面进行激光抛光实验，通过光学显微镜和激光共聚焦显微镜对单道激光抛光熔池截面、抛光前后三维表面形貌及表面轮廓进行分析。研究结果显示：在其他参数不变的条件下，随着扫描速度的提升，单道连续激光抛光熔池两侧的咬边现象逐渐加重。随着激光功率的提高，由于单道抛光熔池不稳定，熔池表面的起伏现象逐渐加剧。当扫描线间距为0.02 mm时，连续激光多道搭接之间未重熔区域具有较低表面起伏值，粗糙度可降低至R_a=0.45 μm。然而，激光单向扫描抛光后表面产生的波纹起伏会阻止粗糙度的进一步降低，采用正交扫描和未搭接区域回填扫描的策略，可对激光单向扫描抛光产生的波纹起伏进行重熔正交补偿，使粗糙度值由R_a=0.45 μm进一步降低至R_a=0.048 μm，较原始粗糙度下降95%。