随着涡轮发动机的工作温度不断提高,高性能的热障涂层和合理的冷却措施成为必须。为了提高涡轮叶片气膜冷却效率,同时减少冷却空气的总量,气膜冷却孔设计为带有扩散孔的三维形状。涡轮叶片上的气膜冷却孔的精密制造是一项复杂的技术,特别是覆有热障涂层的金属叶片的加工尤为困难。本研究采用532nm的掺镱光纤纳秒脉冲激光,通过建模和实验的方法来研究脉冲激光束和陶瓷涂层与金属基底材料之间的物理相互作用。有限差分数值模型研究激光与材料的相互作用,并预测材料消融表面的几何形状。通过建模和实验数据之间的比较,进一步优化加工参数获得最大的去除效率,并保证最低的热效应引起的缺陷,如重铸层、边缘突起和微裂纹等。通过改变不同的焦深、扫描模式、光斑半径和功率密度来研究激光与不锈钢,铜,IN718和氧化锆热障涂层等材料的相互作用。实验获得了激光能量密度阈值和材料最佳去除率,并且验证了模拟的结果。通过气动实验测试了气膜冷却孔的性能。