激光冲击加工是利用激光脉冲诱导的高压等离子冲击波实现材料强化与成形的制造技术,具有靶材应变率高、适合微零件制造、加工柔性大以及效率高等显著优点。目前,高性能可控表面形貌的制备是众多领域的研究重点,微米尺度下的金属可控形貌已在微机电系统、微传感器、微执行器、印制电路板、微反应器和热压印模具等诸多领域获得广泛应用。本论文将根据研究目的对该技术进行适当地改进和完善,从而完成高性能无轮廓铜箔、具备高温稳定性的3D微结构以及热可控表面形貌的成形,并通过实验和数值模拟的方法研究了各工艺参数对金属箔片成形质量的影响,探讨了微结构的微观成形过程与可控表面形貌的综合性能,揭示了相应的塑性形变机理、强化机制、相变过程以及多种稳定性机理。首先,系统地论述了激光冲击加工技术理论,主要包括加工原理、工艺参数调节、激光与材料的相互作用、应变率效应以及金属材料的形变机理,为随后的仿真分析和实验研究奠定了完善的理论基础。然后,分别搭建了高脉冲能量和低脉冲能量激光冲击加工实验平台。同时,针对激光冲击加工理论模型,提出了适用于本模型的数值模拟方法,并在ABAQUS中完成了仿真模型的建立。最后,完成了多种靶材性能表征方法与检测设备的选取。其次,提出激光冲击平坦化的方法实现高性能无轮廓铜箔的加工,研究结果表明,当功率密度为3.1 GW/cm~2,搭接率为25%时,铜箔的压平效果较好。此时,铜箔表面粗糙度(Sa)由52.1 nm降低至17.2 nm,大约下降了67.0%。随后,通过ABAQUS分析压平铜箔的残余内应力,采用TEM观测铜箔在压平前后的内部微结构和微缺陷,并在此基础上揭示铜箔的压平机制与形变机理。此外,铜箔的性能测试结果表明激光冲击平坦化对退火铜箔具有良好的强化效果,因此,我们也讨论了该方法的强化机制。然后,采用温度辅助激光冲击压印的方法在金属表面获得大面积的3D金属微结构,成功提高了微结构的成形质量和高温稳定性。通过对不同条件下微结构的成形高度、表面粗糙度和表面氧化程度进行测量,并监测其载荷-位移曲线,探究了压印次数和去应力退火处理对激光温冲击压印(WLSI)的影响。同时,结合ABAQUS软件对微结构的残余应力分布和WLSI诱发的瞬态变形过程进行了模拟,分析了WLSI成形的微观形变过程,揭示了温度对微结构成形效果和综合性能的影响机制。随后,在不同温度下开展微结构的高温恢复实验,以研究其高温稳定性,结果表明,相比室温激光冲击压印,WLSI有效提高了微结构塑性变形和力学性能的高温稳定性。最后,采用激光冲击压印(LSI)的方法成功实现了微米尺度下形状记忆合金(SMA)双程形状记忆效应(TWSME)的诱导,同时完成了NiTi SMA板的精密成形。通过对成形件和弯折构件在热循环中应变恢复的监测以及LSI诱导TWSME的理论计算,讨论了LSI技术诱导NiTi SMA的TWSME的机理。随后,研究了LSI对成形件相变温度、相变过程和力学性能的影响,并对其开展热循环稳定性测试,从而揭示了LSI的强化机制以及成形件TWSME的稳定性机理。该论文共有图92幅,表14个,参考文献152篇。