为研究单晶硅超精密切削特性, 采用纳米压痕仪配合Berkovich金刚石压头对单晶硅<100>晶面进行纳米压痕与纳米划痕实验。纳米压痕实验分别以10、30 和50 mN载荷将压头压入单晶硅表面, 发现30 mN载荷下载荷-位移曲线产生微小波动, 而在50 mN载荷下发生“pop-out”现象, 说明材料此时有突然的应力变化并有脆性破坏发生, 预测了单晶硅脆塑转变的临界载荷略小于30 mN。开展变载荷纳米划痕实验, 用0~100 mN的载荷刻划单晶硅表面, 根据载荷-位移曲线观察到单晶硅在变载荷刻划中分为弹塑性去除和脆性去除阶段。弹塑性去除阶段, 载荷-位移曲线波动平稳, 而脆性去除阶段曲线波动较大, 得到单晶硅脆塑转变的临界载荷为27 mN, 临界深度为392 nm。通过恒载荷纳米划痕实验, 在塑性加工域内分别以5、10和20 mN的恒载荷刻划单晶硅表面, 并通过扫描电子显微镜(SEM)观察恒载荷划痕后的单晶硅表面形貌, 分析刻划数据发现切削力和弹性回复率随着载荷的增加而增大, 摩擦系数则先增大后减小。因此单晶硅超精密切削加工应选择合理的载荷, 并充分考虑弹性回复的影响。

为了提高单点金刚切削单晶锗的表面质量，进行了三因素四水平的正交试验，并采用方差分析和极差分析，研究了在单晶锗表面质量分布不均匀条件下表面粗糙度受切削参数的影响。试验结果显示：主轴转速对表面粗糙度值影响明显，而且贡献率最高，主轴转速越大，则表面粗糙度值也越小。获得的最优切削参数组合为主轴转速为3800 r/min、进给速率为2 mm/min、最大切削深度为5 μm。在此切削条件下得到了表面粗糙度为2.4 nm的高精度单晶锗，在扫描电镜下观察其表面质量较好，且表面也比较平滑，切削过程中的切屑呈带状，材料在塑性范围内去除。

为检测屈光手术中准分子激光机的切削准确性和稳定性, 提出了一种基于PMMA板深度测量的检测方法。对角膜切削深度的理论值进行了分析和推导; 对不同品牌准分子激光机预设切削角膜深度与实际切削角膜深度存在差异的现象和原因进行了分析; 在稳定状态下, 对不同机器使用PMMA板进行手术模式切削, 拟合了预设角膜切削深度与PMMA板实际切削深度的关系, 将拟合直线作为理论值。实验表明, 在术前, 通过测量切削的PMMA板深度, 并将其与理论值进行比较, 示值误差在±5%范围内。

采用增材制造技术将异种材料沉积到常规生产的规则半成品零件上的混合制造方式是实现大尺寸复杂双金属结构材料高效制造的有效方式之一。而实现此目标的主要前提之一是保证良好的界面结合质量。因此，采用激光定向能量沉积(DED)技术将A131 EH36沉积到传统轧制的AISI 1045钢上制备双金属结构，并对包含界面区的微观组织演变、力学性能以及切削响应进行研究，同时探究了热处理对性能的影响。结果表明：A131 EH36/AISI 1045双金属结构内部形成了宽度约为0.5 mm的无裂纹和未熔合缺陷的过渡区，表现出了优异的界面冶金结合；过渡区内包含了相互嵌合的组织细化区、组织粗化区、双重热影响区和热影响区，并在热处理后消失；过渡区的硬度从AISI 1045一侧的(182.0±11.7)HV逐渐增加到了A131 EH36一侧的(297.1±20.1)HV，热处理后的过渡区的硬度波动显著降低，在190 HV上下波动；直接沉积的双金属结构的拉伸强度和屈服强度略高于较弱的AISI 1045钢，分别达到了(629.0±1.1)MPa和(471.4±9.2)MPa，延伸率为17.9%；热处理后，双金属结构的屈服强度和延伸率分别提升了21.5%和23.5%；断口分析表明，双金属结构样品在远离界面区的一侧失效，表现为韧性断裂，且断裂后样品的原始界面区域没有出现裂纹和孔缺陷，展示了良好的界面结合性能；切削结果表明，DED A131 EH36的切削力比轧制的AISI 1045更平稳且低，最大切削力可降低64.1%，且前者的切削表面质量较好，表面粗糙度值为(107.0±10.4)nm，低于后者的(111.8±13.6)nm。