针对Al5083纳秒激光划片过程中产生沟槽和凸起两种轮廓的问题, 研究了不同工艺参数下产生轮廓与映射声信号的关系。开展Al5083薄板纳秒紫外脉冲激光划片试验, 观察轮廓的微观形貌, 探究轮廓形成机制; 采集声发射信号, 小波包变换后分析声信号的差异性, 并开展支持向量机分析。微观观测结果表明, 凸起轮廓的成形机制包括熔融金属溅出受阻和凝固时产生的大量气孔。声信号分析结果显示, 沟槽轮廓对应的小波包分解系数的方差和包络面积显著高于凸起轮廓; 以小波包分解后的频谱为特征向量, 添加标签后使用高斯核支持向量机分类, 分类准确度达92.57%, 验证了小波包变换和支持向量机的结合在基于声信号的轮廓监测中的可行性, 为构建基于声发射的激光划片监测系统提供可行的技术路径。

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。

开展了超高强钢1700MS激光焊接工艺研究，对比分析了不同焊接速度时的接头微观组织、显微硬度和力学性能。结果表明，超高强钢1700MS焊接过程发生了马氏体回火转变，亚临界热影响区（SCHAZ）形成了大量粒状的回火马氏体，其尺寸和数量随着远离焊缝区中心明显降低。受其影响，焊接接头存在严重的软化现象，其最大硬度为609 HV，最小硬度为321 HV，后者仅为前者硬度的52.71%。同时，回火软化导致焊接接头两侧形成了中间软（热影响区）两边硬（焊缝区及母材）的不均匀组织结构，导致焊接接头在受力过程中力学性能降低。此外，增加焊接速度可降低SCHAZ的回火程度和宽度，从而提升接头力学性能。

氧化铝陶瓷具有热导率高、散热性好、介电常数小等特点，是移动通信、集成电子等领域常用的基板材料，但其高硬度、高脆性的特性致使其在常规的机械加工过程中极易出现裂纹、崩裂等。本课题组采用纳秒紫外激光对超薄陶瓷板的盲切工艺进行研究，通过控制纳秒激光的三个主要加工参数——激光重复频率、扫描速度和重复次数，分析切缝深度和切缝宽度的变化规律。实验结果表明：随着激光重复频率增大，切缝宽度先增大后基本不变，切缝深度则先增大后减小；随着扫描速度减小和重复次数增多，切缝深度先增大后减小，切缝宽度的波动较小。以切缝深宽比为指标，通过正交试验得到超薄陶瓷基板盲切时单道多次扫描的最大深宽比是4.0137，最优参数组合为：激光重复频率40 kHz，扫描速度0.07 m/s，重复次数25次。

选取耐高温石英玻璃作为观测介质,试验研究了焊接速度对动态匙孔及焊缝质量的影响行为。首先,瞬态匙孔存在波动行为,其1.0、1.5 和2.0 m/min不同焊接速度下的平均深度分别为4.57、4.98和2.01 mm; 其次,随着焊接速度的增加,焊缝上宽度从2.1、1.2至 0.7 mm逐渐变窄; 进一步,1.5 m/min和2.0 m/min焊接速度下焊缝微观组织出现鳞状奥氏体; 最后,在给定的三种不同焊接速度下,焊接速度1.5 m/min情况下的匙孔动态行为更有助于获得好的焊缝形貌和可接受的微观组织。