镍基高温合金材料具有良好的耐热性与抗腐蚀性,抗疲劳强度高等优点,是目前应用最广泛的航空发动机涡轮叶片材料。目前航空发动机涡轮叶片主要采用镍基高温合金材料和气膜冷却技术来提高涡轮叶片的耐高温性能,保证其在高温高压环境中持续可靠工作。基于传统的激光加工气膜孔技术存在重铸层、微裂纹等缺陷,本文提出一种新型的超声辅助激光化学复合加工技术。这种新型复合加工技术兼具了激光化学复合加工与超声辅助激光加工的优点:利用激光的高效率、高精度、非接触性等的加工优势,结合超声波的加入引起的振动与空化效应,可以去除激光加工微孔过程中产生的熔渣与重铸层。同时借助激光产生的高温提高化学液与熔渣的反应速率,促进化学液与激光加工过程中形成的重铸层和氧化层反应,提高激光加工微孔的质量。首先,本文总结了激光加工气膜孔的发展现状,对水辅助激光加工微孔、化学辅助激光加工微孔、超声辅助激光加工微孔等激光复合加工微孔技术的研究现状进行分析。介绍了激光加工微孔和激光化学复合加工微孔的机理,在此基础上对超声辅助激光化学复合加工的作用机理进行研究。其次,分析了化学液的浓度与配比对激光化学复合加工微孔的表面质量的影响,选出最佳的化学液配比,接着证明激光化学复合加工方法可以提高微孔质量。主要是通过在空气、水、化学液中进行激光加工微孔试验,对比分析了空气、水、化学液对微孔的表面形貌、孔深、孔径以及圆度的影响。结果表明:与激光在空气中或者激光在水中加工得到的微孔相比,激光化学复合加工方法得到的孔口几乎没有重铸层堆积,微孔内壁附着的氧化物与熔渣颗粒被溶解消除。再次,研究了超声的加入对激光加工微孔质量的影响。对比有超声辅助与无超声辅助的激光水下加工微孔试验,结果表明:无超声情况下得到的微孔的孔口与孔内壁均存在熔渣堆积现象,而有超声情况下得到的微孔内壁较为光滑,几乎无碎屑与熔融物附着,孔口的圆度也更好,由此证明超声辅助的加入可以提高激光微孔加工的质量。最后,在前文证明了激光化学复合加工与超声辅助激光加工对微孔的质量均有所提高的基础上,提出了超声辅助激光化学复合加工方法,并对超声辅助激光化学复合加工工艺进行了研究。随着激光功率的不断增加,超声辅助激光化学复合加工方法得到的微孔的孔深与孔径都明显增大,当激光功率达到50W后,利用超声辅助激光化学复合加工方法可以得到表面质量较好的通孔,但功率持续增大到60W左右时得到的微孔孔口堆积物很难被去除,孔口形貌不佳,因此复合加工方法的激光功率应控制在50W左右。还发现随着扫描速度的不断增加将直接导致加工区域的激光脉冲数减少。因此采用超声辅助激光化学复合加工技术进行激光加工微孔时,激光扫描速度应控制在20mm/s左右效果最佳,得到的微孔的形貌较好,且圆度相对较高,且激光的热影响区相对较小。