电化学放电加工是基于工具电极周围电化学放电效应的一种微细加工技术。该加工技术使用导电的电解质溶液作为工作液,在加工过程中实时生成非导电介质-气膜作为击穿介质,而导电溶液的存在使电化学放电可在工具电极和溶液之间发生,电化学放电发生的两极及其中的电介质均不依赖于工件,因此,该加工技术不受工件材料导电性的限制,既可以用于非导电材料加工,也可以用于导电材料加工,是一项具有广泛应用前景的微细加工技术。目前制约这一技术发展的主要因素是对加工机理认识不够和加工工艺水平的不足,针对该问题,本文对电化学放电加工机理和工艺展开系统研究。首先对电化学放电加工中的气膜形成和放电现象进行了实验观察和分析。在搭建的实验平台上使用高速摄像机依次对工具电极周围气泡生成、气膜形成和电化学发电产生三个过程进行了观测和拍摄,并对实时加工电压和电流进行了采集。结合实时电压、电流以及拍摄得到的图像,对气泡、气膜和电化学放电的特性进行了分析。分析结果表明,加工电压施加后,工具电极周围的气泡同时发生生长和融合过程;在气泡转变为气膜的过程中,多个气泡首先融合形成一个大气泡,随后,大气泡在浮力作用下发生衍变形成完整的气膜;根据放电电流幅值和脉宽的不同,气膜中的电化学放电可分为三种类型。基于实验数据,分析了气泡和气膜几何特性的变化,由于融合现象的存在,气泡直径存在突变,在形成气膜后,气膜与电解液的界面属于泰勒不稳定界面。此外,利用数学模型揭示了气泡生长规律和气膜厚度变化规律。为了揭示材料去除机制,从锥形电极单脉冲放电和圆棒电极连续放电两个方面对电化学放电材料去除过程进行了建模和仿真。设计加工了锥形电极,使电化学放电固定于电极尖端,实现单点放电。分析了锥形电极单脉冲放电特点,发现其热源分布符合盘状热源,将放电仿真结果与实验结果比较,得出了单个火花放电能量传递到工件上的百分比为30.5%。实际加工中,常使用圆棒电极,根据圆棒电极加工时放电点从电极端部边缘逐渐向端部中心扩张的特点,建立了连续放电过程的材料去除模型,该模型中放电点在放电区域内随机分布。基于该模型的仿真结果与实验结果进行比较,得到了圆棒电极加工时用于材料去除的放电火花占总放电火花的百分比约为10%。仿真结果与实验结果的吻合证明了模型的可靠性。为了改善电化学放电加工硬脆绝缘材料时的加工精度和表面质量,提出了一种金刚石涂层侧壁绝缘电极,该电极的涂层满足厚度薄、绝缘性好、耐高温和耐化学腐蚀的特点,既不阻碍电极的进给,又有效阻止了电极侧壁与电解液发生接触,从而确保气泡的生成和放电的产生只在电极底部发生。将该电极用于石英材料的电化学放电微孔加工,并与传统无侧壁绝缘电极的加工结果进行了比较。结果表明,侧壁绝缘电极有效避免了微孔入口处的化学刻蚀,得到了入口直径小、表面完整性更好地微孔。加工深度从50μm增加到500μm时,使用直径250μm的侧壁绝缘电极加工的微孔入口直径保持在350μm水平,波动幅值小于8μm。通过比较600μm深的微孔,相比传统螺旋电极,使用侧壁绝缘电极时,微孔的锥度从6.4°降低到3.3°。将电化学放电加工技术应用于带陶瓷涂层镍基高温合金材料的微小孔加工,揭示了电化学放电加工这种多层材料时的放电形式和材料去除机制。通过比较加工不同材料层时的电流,发现电化学放电加工陶瓷涂层时,只存在电化学放电;而加工镍基高温合金基体材料时存在两种放电形式,一种为发生在电极与电解液之间的电化学放电,一种为发生在电极与金属材料之间的火花放电,实验表明两种放电均会对材料去除产生影响。通过与电火花加工镍基高温合金的结果进行对比,发现电化学放电加工镍基高温合金基体材料时,由于存在两种放电同时对加工表面产生作用,其加工孔表面粗糙度从Ra10.9μm降至Ra5.6μm,表面再铸层厚度从38μm降至15μm。