颗粒增强复合材料具有高比强度、低热膨胀系数等优良特性,被广泛应用于国防、航空航天等领域,然而颗粒增强复合材料对于刀具的巨大磨损导致常规切削加工效率低、成本高。激光加热辅助切削技术加工颗粒增强复合材料具有很大潜力,但同时也面临很多亟待解决的难题。本文针对45%Si Cp/Al复合材料在激光加热辅助切削遇到的问题,进行了系统的理论和试验研究。开展的主要研究工作如下:基于傅立叶传热理论,建立了激光加热45%Si Cp/Al复合材料的温度场预测模型。通过红外测温试验,对温度场预测模型进行了修正。通过仿真研究了激光参数和切削参数对切削点处温度的影响规律,并建立了激光加热区域的温度场经验公式,为激光参数的选择提供了依据。综合考虑45%Si Cp/Al复合材料高温性能、加工质量及刀具适宜工作温度等因素,对激光加热切削层温度场进行了数值仿真分析,为开展相关试验研究提供理论基础。根据颗粒增强复合材料的变形机理以及Johnson-Cook本构模型,提出45%Si Cp/Al复合材料高温高速变形的本构关系式,利用激光加热切削试验获取应力与应变、应变率、温度的关系数据,建立了45%Si Cp/Al复合材料高温高应变率变形的本构方程,并且考虑了材料发生回复和再结晶现象对建立的本构方程进行温度项修正。利用有限元仿真软件对45%Si Cp/Al复合材料进行了宏观和微观的切削仿真研究,建立了45%Si Cp/Al复合材料激光加热切削的宏观及微观切削模型。宏观切削模型实现了激光加热辅助切削过程切削力的准确预测,通过微观切削模型分析了45%Si Cp/Al复合材料中基体和颗粒的变形以及去除机制,为45%Si Cp/Al复合材料激光加热辅助切削工艺参数的选择奠定了基础。研制了激光加热辅助车削系统,实现了激光头沿进给方向、径向方向及圆周方向的准确控制。分析了切屑的形成过程和微观形态,结合位错理论和切削机理建立45%Si Cp/Al复合材料激光加热车削锯齿形切屑形成模型。研究了激光加热温度对切屑形态、表面形成的影响规律,并揭示了激光加热辅助车削45%Si Cp/Al复合材料剪切角增加,切削比降低,齿距增加,锯齿高度不均匀程度增加的机理。采用方差分析方法研究了加工参数对表面粗糙度影响规律,确定了最优的参数组合,为激光加热车削45%Si Cp/Al复合材料表面的形成及表面粗糙度的优化提供理论依据。分析了激光加热温度对切削力及切削比能的影响规律,揭示了激光加热车削过程切削力和切削比能降低的原因。研究了激光加热温度、刀具材料、切削用量对刀具寿命的影响规律,确定了适宜的激光加热切削温度、刀具材料和切削用量。开展了激光加热车削45%Si Cp/Al复合材料刀具磨损机理的研究,建立了激光加热切削45%Si Cp/Al复合材料刀具磨损的物理模型,揭示了激光加热可减轻刀具磨损的机制。