为了增大发动机的推重比,进一步提高发动机热端零部件的工作性能和使用寿命,工业上普遍使用脉冲激光在热端零部件上加工制造出大量的微孔。由于激光制孔的热物理过程会导致重铸层和微裂纹等缺陷,影响零部件的寿命和性能。为了减小或消除这些缺陷,提高微孔的质量和性能,本文对超声振动-磁场辅助激光制孔进行了系统的研究。本文对有/无超声辅助条件下不锈钢工件激光环切方形槽孔或方形阵列孔产生的应力场进行了数值模拟,分析了超声对工件瞬态及残余应力场分布的影响机理与规律。基于实验结果对建立的模型进行了修正,使用有限元方法(FEM)结合自行开发的子程序,系统分析了激光制孔产生的瞬态应力和残余应力的分布特征。总体而言,超声辅助对应力场的分布趋势影响较小,但有效降低了工件各方向的应力值。基于高速摄像技术,本文设计了激光制孔实时监测系统,系统的分析了超声振动-磁场辅助对激光冲击打孔的影响机理。使用高速摄像机监测了辅助气体、磁场辅助和超声振动辅助下激光冲击盲孔和通孔的瞬态演变过程及物理现象,研究了其对激光制孔效率和质量的影响,分析了超声振动-磁场辅助对激光冲击打孔方式下金属蒸汽-光致等离子体形态、孔口形貌、重铸层和显微硬度等的影响机理。研究结果表明,辅助气体与磁场可有效疏导混合羽流,增强材料去除率,改善微孔内壁质量,提高微孔区域显微硬度。超声振动可加快混合羽流及金属飞溅的向上喷射速度,增强喷射的轴向性,使混合羽流的形状更加规则与稳定,有助于提高激光制孔效率。超声振动作用下,晶粒得到细化,显微硬度得以改善。本文还探究了磁场辅助对飞秒激光逐层向心旋切微孔和毫秒激光螺旋切孔的微孔形貌、几何尺寸、孔壁粗糙度、显微组织和显微硬度等的影响机理和规律。研究结果表明,随着磁场强度的增大,微孔的孔径变小,孔深变大,锥角变小,粗糙度变小,显微硬度提高。在超声振动-磁场辅助毫秒激光螺旋切孔过程中,激光诱导产生的混合羽流得到有效疏导和消散,对激光能量的屏蔽效应减弱,使材料吸收了更多的激光能量,增强了熔融金属的流动。在超声振动-磁场辅助下,微孔重铸层更薄、显微硬度更高。