【摘 要】
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微塑性成形,是制造微小金属件的重要技术。随着科技发展,对微纳器件小、精、准的要求越来越高。常规微塑性成形的共性工艺特点是需要模具。成形前的模具制造困难,成形中的严苛模具装调要求,以及成形后的脱模困难,都成为限制有模微塑性成形发展的瓶颈障碍。本文提出水下无模具激光冲击成形方法在金属箔材上制备微小结构的方法。从实验和数值研究角度,研究了成形机制和参数影响规律,主要研究内容和结论如下:（1）纳秒激光击穿
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微塑性成形,是制造微小金属件的重要技术。随着科技发展,对微纳器件小、精、准的要求越来越高。常规微塑性成形的共性工艺特点是需要模具。成形前的模具制造困难,成形中的严苛模具装调要求,以及成形后的脱模困难,都成为限制有模微塑性成形发展的瓶颈障碍。本文提出水下无模具激光冲击成形方法在金属箔材上制备微小结构的方法。从实验和数值研究角度,研究了成形机制和参数影响规律,主要研究内容和结论如下:（1）纳秒激光击穿水诱导力学效应的研究。从激光与水相互作用理论出发,结合实验和仿真,对激光击穿水诱导的力学效应进行研究。结果表明:当激光峰值功率密度高于水的击穿阈值时,会诱导产生三种力学效应,分别为激光击穿水时对外辐射的冲击波;空泡脉动期间对外辐射的冲击波;空泡溃灭后产生的微射流。产生的冲击波初始峰值较高,在水下传输一定距离后依然可以使金属箔材发生塑性变形。由激光击穿水诱导出的空泡在近壁面处溃灭产生的微射流速度较快,其作用在箔材表面时产生的压强超过了材料的屈服强度。（2）纳秒激光水下诱导金属箔材成形机制研究。通过共聚焦显微镜分析以及高速摄像机监测等对激光水下诱导箔材的成形机制进行了实验研究。结论如下:激光击穿点与靶材之间的距离（H）影响主导的成形机制,当H约为0.76mm时,激光击穿水和空泡脉动引起的冲击波共同作用;当H约为0.51mm时,激光击穿引起的冲击波与空泡脉动、微射流共同作用;当H约为0.45mm和0.39mm时,激光击穿水产生的冲击波与微射流共同作用。力学效应的不同构成了不同的靶材成形机制。（3）纳秒激光水下诱导金属箔材参数影响规律研究。研究了关键实验参数对箔材成形结果的影响。结果表明:激光能量密度的增加会引起空泡最大半径的增大,从而导致成形靶材的范围和深度增加;增加加工次数同样可以增加靶材的成形范围和深度。
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