高频窄脉冲电解加工技术能有效提高加工精度和表面质量，在镍基高温合金等难加工金属材料的精密制造方面有着广泛的应用。然而，对于微观组织极不均匀的激光定向能量沉积构件，其加工质量尚不清晰，尤其是采用无水电解液时。以激光定向能量沉积Inconel 718合金为研究对象，采用频率为30~100 kHz、占空比为30%~80%的高频窄脉冲电流以及饱和NaCl乙二醇电解液进行射流电解加工实验。结果表明：沉积态Inconel 718合金组织由γ基体相、Nb偏析区与枝晶间相（主要为γ/Laves共晶相）组成；在10.50 A/cm²的电流密度下，加工区表面粗糙度随脉冲频率的增加而增大，且脉冲频率为30 kHz时表面粗糙度最小（R_a=1.562 μm），加工精度最高；表面粗糙度随占空比的增加先减小后增大，占空比为50%时表面粗糙度最小，占空比为60%时加工精度最高；而在直流模式下，表面粗糙度随电流密度的增大而降低，且电流密度为10.50 A/cm²时，表面质量最优（R_a=0.526 μm），这是由于高电流密度更容易诱导表面“过饱和盐膜”的形成，从而有效抑制选择性溶解，降低表面粗糙度。但在加工精度方面，高频窄脉冲电流模式的加工定域性较好。最后，基于“盐膜”理论和双电层模型，揭示了高频窄脉冲电流模式下沉积态Inconel 718合金的微区阳极溶解机理，为提高激光增材制造镍基高温合金射流电解加工表面质量提供了理论支撑和实验依据。

激光电解复合加工是将激光加工与电化学加工相结合的复合加工方法，可用于加工硬质导电材料，具有加快电化学溶解速率、避免重铸层和提高表面质量等优势。笔者提出了一种管电极耦合激光电解复合加工工艺，利用设计的管电极实现了激光能量与电化学能量在管电极内部的同轴传导以及在加工间隙处的可控耦合，所提工艺适用于高品质超大深径比小孔的加工。基于激光与电化学能量在加工间隙处的可控调节，提出了以激光加工为主导和以电化学加工为主导的耦合作用机制。通过分析激光辐照区温升对电解质电导率、电流密度、液相传质和电化学溶解速率的影响，以及电解产生的气泡和杂质等对激光能量的影响，建立了激光电解复合加工的材料去除模型，并进行了初步的激光电解复合加工仿真分析与实验研究。

针对Ti?6Al?4V钛合金深窄槽等结构的高效、精密、绿色加工难题，本团队利用同步纳秒激光辅助电解钛合金加工方法，综合利用激光加工效率高、局部温升、可直接去除表面钝化层以及电解加工表面质量好等优势，实现了钛合金材料的高效定域去除。研究了关键工艺参数（电解电压、激光功率、进给速度）对钛合金深窄槽加工精度和槽底面粗糙度的影响规律，验证了采用常温钝性盐溶液和较低的电解电压实现钛合金高效精密加工的可行性。研究结果表明：在电解电压为20 V、激光功率为3~5 W、进给速度为1.8 mm/min的参数下，可以实现钛合金的高效率、低表面粗糙度加工。本文提出了激光功率梯度变化（5 W→3 W）的钛合金三维结构高精密加工方法，并采用该方法在Ti?6Al?4V钛合金工件上实现了矩形台和深窄槽三维结构的加工。

为了在304不锈钢表面上加工微小结构型腔, 一套光纤激光掩膜微细电解复合加工装置被研发, 对光纤激光掩膜微细电解复合加工的机理及影响其加工精度的因素进行研究。首先, 利用激光表面打标技术, 使光纤激光束在304不锈钢表面直写, 进行激光制掩膜, 在工件表面上生成Fe、Cr等金属氧化物层, 形成抗腐蚀性掩膜保护层。随后, 进行微细电解加工, 利用激光打标生成的掩膜层耐腐蚀特性, 依靠简单片状电极在微细电解加工中就能进行304不锈钢的定域腐蚀, 快速实现微小型腔加工。对加工电压、极间间隙、电解液浓度、脉冲电源占空比、激光功率等对加工精度有影响的因素进行分析, 选择合适的加工参数, 经过三次掩膜电解复合加工, 加工出深约为17.8 μm不锈钢方形等型腔, 该工艺在微小型腔模具加工等领域有广阔发展前景。

针对难加工金属材料表面阵列非贯穿型微沟槽的高效高质量加工难题, 提出一种场域离散脉冲电解加工方法, 所加工沟槽具有表面质量好、尺寸微小、槽数多、沟槽前后非贯穿的特点。使用绝缘栅栏隔板作为活动掩模板对各微沟槽加工区进行离散, 同时遮蔽非加工区, 从而实现流场隔离和非加工区电场屏蔽等效果, 有效提高沟槽的加工稳定性、精度和一致性。通过设计专用夹具, 对影响加工精度的关键因素进行了单因素工艺实验研究, 并利用Comsol Multiphysics软件对电解加工的流场和电场进行了仿真分析。仿真和试验结果显示: 场域离散加工方法的流场和电场都比传统的掩膜电解加工、电解转印加工好。成功地在1 min内加工出9条宽538.76 μm, 深25.78 μm, 过切量为19.38 μm的阵列微沟槽, 证实了该方法的有效性。采用短加工时间、低脉冲电压幅值、高脉冲频率、小脉冲占空比等工艺参数, 有利于提高沟槽的加工精度。通过场域离散电解加工技术, 可以实现对非贯穿型微沟槽的高效率、高质量、低成本加工。

将光纤激光表面改性技术和微细电解加工技术相结合，在不锈钢表面加工复杂微细型腔等微小零件。先利用光纤激光在304不锈钢表面制作掩模图案；再利用掩模的耐腐蚀性，在微细电解加工时实现微细型腔的定域加工。研制了光纤激光掩模微细电解的复合加工装置，以304不锈钢为试样，通过工艺对比试验，优化了系统参数。试验结果表明，使用该装置可以快速地加工典型结构的微细型腔。

为了改进加工间隙内电解产物的排出条件和加速电解液的更新，提出了一种嵌套式微细中空电极的精确可控焊接制备工艺。仿真分析了电极的过流特性，优化了电极长度，并进行了性能测试及加工实验。通过穿丝、黏结、嵌套尺寸及位置调整和焊接工序，制备出加工段内径为65 μm、外径为130 μm、长3.25 mm左右，后段便于装夹和连通的嵌套式中空电极。在供液压力为1.15 MPa时，其出口流速可达10 m/s左右。利用制备的中空电极，开展微细孔电解加工实验，在0.5 mm厚不锈钢片上加工出最小入口孔径约为157 μm,出口孔径约为133 μm的微细孔，并将其延伸应用于微结构加工中，铣削出了长554 μm、宽160 μm、深224 μm的微细T型槽。实验结果表明: 制备的微细中空电极有效提高了加工间隙内电解液的流动特性，且连/导通可靠、装夹方便，适用于高深宽比微结构的电解加工。