随着微纳米科学与技术的不断发展,微小机电系统及其微结构器件的制作是近年来微制造研究的热点。微塑成形工艺因其在规模化批量生产方面的优势,在金属微结构的制作方面得到日益广泛的应用,已成为当前制造科学领域国内外学者研究学科前沿。本文在剖析国内外有关微塑成形技术,特别是激光冲击微成形技术研究的基础上,结合激光驱动飞片技术,提出了激光驱动飞片加载金属箔板间接冲击微成形的新方法。基于对激光驱动飞片加载方式及箔板成形机理的理论分析,开展激光驱动飞片间接冲击金属箔板的变形特性实验和有限元数值模拟研究。主要工作有以下几个方面：探讨了激光驱动飞片加载及其金属箔板成形的机理。包括激光诱导等离子体产生冲击波压力的数学模型、激光驱动飞片靶的结构及其影响因素、激光驱动飞片的解析过程、飞片高速碰撞靶材的冲击动力学行为、冲击波导致的温升和靶材高应变率的塑性变形,这些研究为微成形工艺参数的合理选取及成形过程的数值模拟奠定了基础。构建了激光驱动飞片加载下箔板间接冲击微成形的实验系统,初步揭示了激光间接冲击微成形能力与规律。通过对基于大面积阵列特征模具、单个圆孔模具和圆环模具的微成形实验,研究了激光能量、箔板厚度、离焦量对成形的影响,并对成形件的形貌和表面粗糙度的变化进行了分析,同时对典型成形件的应变分布进行了理论研究。研究发现：激光驱动飞片具有良好的加载功能,在合理的工艺参数下,可获得良好的成形效果,不但成形特征明显,而且成形表面质量好,可实现金属箔板的微成形要求；提高激光能量,可以增加成形深度,但是当激光能量大于某一特定值时成形件就会沿着模具边缘产生开裂现象,甚至是完全开裂,进一步研究发现激光驱动飞片加载技术也非常适合微冲裁工艺。基于ANSYS/LS-DYNA软件平台,采用显式动态分析模型,建立了激光间接冲击微成形的有限元分析模型,有效地解决了激光间接冲击微成形中载荷高、结构响应变化快的问题。模拟分析了激光间接冲击微成形中的瞬态响应过程、成形过程中的内能的变化、飞片加载后成形件的残余应力分布；研究了激光能量、微模具圆角半径和箔板与微模具的摩擦系数对于成形形貌和减薄率的影响。为成形工艺参数的优化和成形形状的预测和控制提供了手段。利用透射电子显微镜(TEM)对成形后的成形件微观组织演变情况进行了观察与分析。表明在飞片的高速加载作用下材料内部组织晶粒超细化,其达到纳米级别,在晶粒内部还存在一些纳米孪晶片层,其尺寸只有几个到十几纳米。提出了两种解释微成形过程中微观形貌的演化和晶粒细化机制：动态再结晶超细化和形变孪晶超细化机制。本文采用的激光驱动飞片的加载方式为材料超细晶的获取提供了一种新的途径。采用光滑粒子流体动力学方法(Smoothed Particle Hydrodynamics-SPH),以JohnSon-cook可拉伸积累损伤破坏模型为本构模型,对激光驱动飞片加载靶材产生层裂损伤现象进行了数值模拟研究,得到了靶材内部应力的变化规律以及飞片加载下靶材的层裂极值。研究成果为激光间接冲击微成形失效准则及控制提供参考和指导。