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。

厚膜正极能够显著提高电池的面积比容量，从而满足实际应用需求。然而，电极厚度增加使锂离子的扩散受到限制，导致倍率性能降低，这是目前亟待解决的关键问题。使用515 nm波长飞秒激光在厚度为100 μm的NCM811正极表面制备3D结构，研究了飞秒激光刻蚀工艺参数对刻蚀形貌的影响及刻蚀微结构特征尺寸对NCM811厚膜正极电化学性能的影响规律。研究结果表明：绿光飞秒激光刻蚀仅改变NCM811形貌，对其物相组成无明显影响；相比沟槽结构，网格结构既可提供充足的通道促进锂离子的扩散，又可避免正极材料的过度损耗。在高倍率3 C下，织构化网格正极质量比容量和面积比容量分别为92 mA·h/g和1.37 mA·h/cm²，显著高于原始正极比容量（27 mA·h/g和0.58 mA·h/cm²），实现了NCM811厚膜正极倍率性能的提升。

为了研究不同工艺参数对TC4钛合金与连续编织碳纤维增强聚醚醚酮基复合材料（CFPEEK）的激光焊接接头的影响规律，并对焊接工艺窗口进行预测，使用ABAQUS软件建立基于热传导的有限元仿真模型，计算TC4钛合金/CFPEEK激光焊接接头的温度场分布。针对CFPEEK中连续编织碳纤维的实际铺层情况，在建模时对复合材料进行分层处理，将碳纤维层视为正交性质的材料。在此基础上探究了激光功率、焊接速度、光斑尺寸对焊缝熔化深度及宽度的影响规律，计算结果与实际试验结果吻合度较高，激光功率、焊接速度、光斑尺寸等工艺参数均对接头结合处的温度有较大影响。经过多组参数的计算，得到了TC4钛合金/连续编织CFPEEK激光连接的预测工艺窗口。结果表明，所建立的有限元模型能够有效模拟连续编织CFPEEK与TC4钛合金激光连接的温度场分布，对实际试验有一定指导意义，可降低试验成本。

采用光纤激光对GH3536进行了激光选区熔化(SLM)3D打印，对4 mm厚轧制 固溶态GH3128(R-GH3128)平板进行了对接焊接研究。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、X射线能谱分析仪(EDS)、显微硬度仪及拉伸试验机对焊缝成形、显微组织、显微硬度、接头强度及断口形貌进行了分析。结果表明，3D-GH3536/R-GH3128的焊缝组织主要为柱状晶和等轴晶，焊缝内直径小于50 μm的晶粒数量占比为62.2%。显微硬度测试结果表明，焊缝的平均显微硬度值为286 HV。拉伸试验结果表明，接头上下部分的抗拉强度基本一致，约为 3D-GH3536 母材的93%，断裂方式为韧性断裂。

基于侧吹保护条件下的光纤激光非穿透深熔焊接工艺，模拟了构件的服役环境，对GH3128搭接接头进行了不同循环次数的900 ℃真空热处理，并对接头组织和显微硬度、室温与高温拉伸及蠕变拉伸性能进行了分析测试，通过分析组织与断口，对GH3128搭接接头的高温力学性能进行了评估。研究结果表明，与无热处理接头相比，热处理后的接头的室温与高温拉伸性能分别提升了35%和20%，蠕变性能大幅提高。接头组织分析结果表明：热处理后的接头枝状组织消熔，晶粒呈粗大等轴晶状态；各断口均呈现出“抛物线”状韧窝，开口方向与拉伸力方向一致，呈韧性断裂特征，且无显微裂纹产生；热处理次数对接头显微硬度、室温及高温拉伸性能的影响不大；随着热处理次数的增加，接头蠕变性能呈减小趋势。

采用6 kW多模光纤激光器进行了Ta-10W难熔合金的光纤激光焊接工艺研究。利用高速摄像机、光学显微镜、扫描电镜、显微硬度仪及拉伸试验机对焊缝成形、熔池形态、飞溅物形态、显微组织、显微硬度、接头强度及断口形貌进行分析。研究结果表明，在焦点位于板材表面且焦点直径为0.3 mm的聚焦参数下，当焊接速度为2～3 m/min，激光功率为1.5～2.0 kW时，焊接模式由热导焊转变为深熔焊。Ta-10W深熔焊时焊缝成形良好，焊接飞溅大且飞溅物不易附着于板材，焊缝呈钉头形。3 mm厚对接接头的焊缝组织主要为柱状晶，在焊缝靠上的位置，主要为垂直于板厚方向的细长晶粒；在焊缝中部与下部，形成的则是细等轴晶粒。拉伸试验结果显示，接头的室温拉伸强度为506.5 MPa，约为母材的92.1%；1500 ℃高温拉伸强度约为140.9 MPa，接头断裂在母材处。

在Cu(NO₃)₂前驱体溶液中添加硅纳米颗粒，采用飞秒激光在透明基底表面成功直写了导电金属铜微结构。前驱体溶液中的硅颗粒作为吸光粒子吸收激光能量后对溶液进行加热，使Cu²⁺还原为金属铜并沉积在基底表面。结果表明：当激光光强为5.32×10⁹～8.51×10⁹ W·cm^－2、扫描速度为100～500 mm·s^－1时，微结构主要由铜、Cu₂O及微量硅组成，铜含量及微结构的导电性随着光强的增加或扫描速度的降低而逐渐增加；在光强为5.32×10⁹ W·cm^－2、扫描速度为100 mm·s^－1的条件下，铜微结构的方阻为0.28 Ω·sq^－1，电阻率为4.67×10^－6 Ω·m。与已有的飞秒激光直写铜微结构的技术相比，这种方法使激光光强降低了2个数量级，直写效率提高了1～3个数量级。

采用光纤激光焦点旋转的焊接方法进行2 mm厚2060铝锂合金薄板填丝(ER4047)焊接试验。利用高速摄像仪观察焊丝熔滴过渡行为及熔池流动行为,采用光学显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、扫描电镜、显微硬度仪及拉伸试验机对焊缝成形质量、气孔形貌、显微组织、化学成分、断口形貌、硬度及接头强度进行分析。结果表明:旋转的激光焦点周期性地作用在熔池及焊丝末端,致使熔池长度增加,熔池流动更平稳且波动幅度减小;焦点旋转可以有效改善焊缝成形,抑制飞溅和气孔的产生;焊缝等轴细晶区的宽度及该区的晶粒尺寸减小,靠近细晶区的柱状晶尺寸也有所减小。与非激光焦点旋转焊接接头相比,激光焦点旋转焊接接头熔合线附近的显微硬度和强度略有升高,接头断裂在熔合线附近,断口呈混合断裂特征。

飞溅是激光深熔焊接中最严重的缺陷之一。本文通过熔池原位光学观察和板材质量亏损计算,研究了高功率光纤激光深熔焊接过程中的飞溅行为以及离焦量对飞溅的影响。结果表明:飞溅的形成可分为三步,熔池凸起→凸起部位拉长形成液体柱→液体柱克服表面张力断裂形成飞溅;飞溅的直径主要分布在>50~100 μm之间;随着离焦量增加,飞溅数量、板材质量亏损和熔宽均逐渐增加,熔深则逐渐减小。进一步分析结果表明:飞溅的喷发与小孔前壁倾斜角、小孔前壁激光致蒸发蒸气的冲击力、熔池表面张力有关;增加离焦量会减小前壁的倾斜角和熔池表面张力,同时增加前壁的激光致蒸发蒸气对小孔后壁上沿的冲击效果,使飞溅更易于产生。