激光加工作为一种非接触式的加工方式，具有快速、灵活、能量精密可控及对难加工材料的广适性等特点，在多层复合结构的精密低损伤加工上具有独特的优势。但要利用激光在外形曲面、内腔复杂的结构上加工出高精度复杂异型孔而又不伤及内腔背壁，面临着很多的技术挑战，包括：（1）单台激光器一次装卡穿越合金/TBC复合结构，实现多类材料单一工况的升华式加工；（2）大倾角(20-60度)、大深度（2-6毫米）、三维可控、精密低损伤加工；（3）复杂叶片的空间在线定位与校正等。 

　　宁波材料所所属先进制造技术研究所激光与智能能量场制造团队自2012年起，启动了高速皮秒/纳秒激光微细加工项目，针对复杂异型孔激光加工工艺进行了深入的研究和大量的实验，近期取得新进展。 

　　团队建立了异型冷却孔3D模型，进行了直圆孔、经典的前倾和/或侧倾异型孔、复杂异型孔等多种不同孔型射流气膜冷却性能仿真研究。仿真结果显示优化后的复杂异型孔相对直圆孔优势非常明显，冷却效率提高一倍，保护面积扩大10倍以上。

图1、某工况下直圆孔与异型孔设定温度保护范围比

　　团队建立起从CAD设计到CAM路径生产的能力，以及建立起单孔及群孔的流体及热力学分析平台，可以对真实工况下的气膜冷却进行温度分布、冷却效率的详细分析和优化。如此，团队具备了各种异型孔的设计优化能力，初步打通了异型孔设计、优化、加工技术的全链条。 

图2、复杂异型孔激光加工的技术链条

图3、在高温合金材料、树脂基复合材料/陶瓷基复合材料上加工出的三维异型孔

　　由于，在热敏感材料如高温单晶合金上使用空气中激光加工异型孔的工艺，会产生重铸层和热影响区，难以满足在某些苛刻环境下的要求，目前团队正在攻克无热影响的水助激光加工异型孔的工艺难题，且取得了初步成果。 

　　上述工作得到了中国科学院科研装备研制项目的支持。 

（先进制造所 王斌）