利用激光线扫描方式建立丝状高斯热源的传热模型，并对其进行数值分析，得到脉冲激光烧蚀碳纤维的演化规律。对碳纤维复合材料（CFRP）板材进行激光烧蚀实验研究以验证所提模型的可行性。结果表明：当激光功率为9 W、激光扫描速度为200 mm/s时，板材表面绝大多数树脂被蒸发，表面粗糙度降至7.20 μm，表征数据稳定性的样本方差为1.889。实验证明了该理论模型的正确性和可行性，为CFRP材料的激光加工研究提供了参考。

为了研究水雾对激光加工碳纤维复合材料(CFRP)的影响，采用水雾辅助激光加工CFRP的方法，通过正交实验、多元线性回归分析和光学仪器进行了理论分析和实验验证，得到了水雾对激光加工CFRP的影响规律并优化了工艺参数。结果表明，随着喷嘴高度、喷嘴角度增加和气体压力减小，激光光斑直径逐渐减小; 随着喷嘴角度增加和气体压力减小，激光损失率逐渐减小,喷嘴高度对激光功率影响小; 当喷嘴角度50°、气体压力0.2 MPa和喷嘴高度为30 mm时，可以获得最大5.303的深宽比，此时激光损失率为1.473%; 建立的水雾参数与加工质量之间的经验公式可以预测切缝内部特征; 与气体辅助激光加工CFRP相比，水雾辅助激光加工CFRP可以获得更小的截面热影响区和更大的槽深。该研究可为激光低损伤加工CFRP提供参考。

为了减小激光切割碳纤维复合材料热影响区的宽度，采用响应曲面法的Box-Behnken试验设计，以激光入口处的热影响区宽度为响应，建立了激光入口处热影响区宽度的回归方程。研究了激光功率、扫描速度、辅助气体压力、焦点位置等因素以及其交互作用对响应的影响。根据回归方程和实际的切割效果优化了工艺参数。试验结果表明，激光入口处热影响区宽度影响因素的重要程度依次为激光功率、扫描速度、焦点位置、辅助气体压力。最佳工艺参数为激光功率170 W、扫描速度1.5 m/min、辅助气体压力为0.6 MPa，焦点置于试件上表面。对最佳工艺参数进行试验验证，结果表明，激光入口处热影响区宽度为486.13 μm，回归方程的预测平均误差为5.3%。

为研究激光去除复合材料基体表面漆膜的工艺规律并优化激光除漆参数，采用纳秒脉冲激光器对碳纤维复合材料表面的环氧树脂漆进行去除；基于响应面优化法，以除漆表面微观形貌、纤维暴露百分比、单脉冲除漆深度及微观不平度十点高度为指标对激光参数的影响规律进行分析并进行参数优化。结果表明：激光功率P、重复频率f、扫描速度v分别对纤维暴露百分比、单脉冲除漆深度、微观不平度十点高度的影响最为显著。采用低频（f<25 kHz）高功率（P>14 W）激光慢速（v<130 mm/s）扫描可以获得更少的漆层残留、更高的纤维暴露百分比及更高的除漆效率，采用中频（40 kHz<f<60 kHz）低功率（P<11 W）激光快速（v>180 mm/s）扫描可以获得更接近标准值（45~55 μm）的微观不平度十点高度，可以保证除漆质量。最终得到最佳工艺参数组合为：激光功率14.4 W，扫描速度200 mm/s，重复频率20 kHz。本研究可为今后复合材料基体除漆工艺参数的确定提供参考。

为了探索不同冷却方式对激光加工的影响, 采用水、气体以及水气复合3种不同冷却方式辅助激光加工碳纤维复合材料进行了对比研究, 同时采用单因素实验研究了不同工艺条件对加工质量的影响, 并分析了作用机理。结果表明, 在3种冷却方式下, 热影响区、槽深均随着功率、频率的降低而降低, 随着扫描速率的增加而降低; 在相同工艺参数下, 水气复合辅助激光加工产生的热影响区最小, 气体辅助激光加工产生的热影响区次之, 水辅助激光加工产生的热影响区最大; 当激光功率为2250 W、频率为1200 Hz、速率为120 mm/s时, 水、气体以及水气复合 3种不同冷却方式的热影响区分别为378 μm, 283 μm, 196 μm, 槽深分别为401 μm, 789 μm, 647 μm; 采用水气复合辅助激光加工可以在加工过程中实现较好的冷热平衡, 获得最好的加工质量。该研究为更好地实现碳纤维复合材料低损伤加工提供了参考。

激光对碳纤维复合材料的孔加工在近些年得到了大量的研究，然而大部分都是切孔类的加工，在高质量盲孔加工方面的研究报道较少。利用自研旋切系统结合飞秒激光开展盲孔加工工艺研究，通过光束偏转系统和一组透镜实现光束偏转和平移，最终得到光束倾斜聚焦的效果，可避免由于高斯光束聚焦特性而产生的加工锥度。通过此装置，对碳纤维复合材料进行了0.3 mm孔径盲孔加工的研究，探讨了各工艺参数对加工结果的影响规律，并得到了优化参数，获得了较好的0.15 mm深平底直盲孔的加工效果。在此基础上，进一步探究了对异形底面盲孔的加工，通过逐层加工方式最终得到了截面直径为0.3 mm的半圆状盲孔加工效果。孔整体加工质量良好，热影响区小于5 μm。

本文概括高精确度碳纤维复合材料天线反射器的发展状况, 针对高精确度天线反射器在材料选择、结构设计、热稳定性分析、工艺成型等方面的若干基本问题, 详述高精确度固面天线反射器在材料、空间结构、热变形、工艺等科技领域的具体研究进展, 并总结高精确度天线反射器在航天领域需进一步考虑的科学问题及未来发展方向。

碳纤维复合材料由碳纤维和树脂基体两种材料复合而成, 因为两者的热性能参数差距较大, 直接在空气中进行激光加工碳纤维复合材料会出现如较大的热影响区、纤维膨胀、纤维拔出和切面材料分层等损伤问题, 所以在激光加工碳纤维复合材料中, 对其热损伤的控制成为关键问题。本文对激光复合加工碳纤维复合材料的国内外研究现状进行综述, 重点聚焦在气体辅助和水辅助下两种激光加工方法的优缺点, 最后对两种情况下的激光加工质量进行分析并总结规律。气体辅助下, 不同的气体类型、不同的气压, 光气同轴或旁轴辅助会带来不同的加工影响; 水辅助有水射流、水层和水导加工三种形式。本文通过总结气/液辅助激光加工碳纤维复合材料的机理, 以平衡碳纤维和基体吸收激光能量差异性为目标, 为碳纤维复合材料激光低损伤加工提供参考。

为提高碳纤维复合材料的激光切割质量，采用响应面法以切缝入口宽度、热影响区宽度和切缝锥角为响应指标，建立了各响应指标的数学模型。然后分析了各激光参量的交互作用对响应指标的影响规律，以各响应指标最小化为目标，得到参量优化组合为激光功率755 W，切割速度20 mm/s，离焦量-0.6 mm，气压0.7 MPa，并获得了响应指标的预测值。在参量优化组合下进行了激光切割试验，得到了响应指标切缝入口宽度、热影响区宽度和切缝锥角与预测值的差值分别为12.73 μm、6.55 μm和0.12°，均在预测值的波动范围内，证明了参量优化组合的有效性。采用参量优化组合的激光切割试件比优化前的试件胶接拉伸剪切强度提高了22.86%，表明了参量优化组合后，不但改善激光切割质量，而且降低了激光切割对材料的力学性能影响。

针对航空复合材料挖补修复工艺对损伤区高效高质量去除的需求，研究了碳纤维复合材料纳秒脉冲激光剥蚀机理、工艺优化和缺陷控制方法，基于各向异性传热原理研究了激光扫描角度对材料去除率的影响规律，探索了激光扫描速度和填充间距对非匀质材料的热-机械剥蚀的影响机制。结果表明：碳纤维复合材料显著的各向异性传热使得去除深度随激光扫描角度的增大而减小，激光扫描角度为0°时去除深度为220 μm，激光扫描角度为90°时去除深度为150 μm；由于热-机械剥蚀的混合作用，两个方向上的光斑搭接率存在临界值，在该临界值处材料去除效率出现峰值。进行了18层的阶梯形去除，精度控制在±20 μm。通过实验测试与数据分析，优化了碳纤维复合材料逐层精细剥蚀扫描策略与工艺方案，为碳纤维激光精细制造提供了参考。