群孔结构广泛应用于航空、航天、船舶、汽车、化工等领域，其制造水平是零部件性能能否达到设计需求的决定性因素。随着零部件性能的提升，对小（群）孔结构的加工质量提出了严格要求，其加工难度不断增大。关键部件高质量小孔加工已成为制约我国高精尖装备制造的卡脖子技术，亟待突破。以先进航空发动机为例，现代先进航空发动机制造要求在难加工材料上加工大量微小单、群孔及斜孔结构，如涡轮叶片气膜冷却孔、燃烧室火焰筒群孔、发动机喷油孔，以及涡轮静子叶片上的各类型孔等（图1）。这些微小单、群孔结构数量众多（数万之多），深径比大、加工后要求无重铸层、无微裂纹、无热影响，且材料多为铸造高温合金、单晶高温合金、金属间化合物等难加工材料，其加工难度极大，我国相关制造技术与西方先进国家差距明显。

图1 航空发动机典型小孔结构应用

        传统的机械钻孔、激光打孔、电液束加工、电火花打孔等工艺难以兼顾该类小孔的高效、高质量、高精度加工需求，在实际工业生产中面临一系列技术瓶颈。激光与智能能量场制造团队于2017年提出了激光与管电极电解复合加工工艺（Laser-STEM）。如图2所示，Laser-STEM工艺结合了激光加工和电解加工的优点，可加工导电和非导电材料，兼具高品质超深孔和表面三维结构高效加工能力。团队针对Laser-STEM新型工艺进行了重点攻关。目前，研究团队在该方向上获得国家自然科学基金（51905525）、浙江省自然科学基金（LQ19E050003）、中国博士后基金（2017M621983)）、宁波市自然科学基金（2019A610152）、高技术项目等的资助和支持。已发表相关论文8篇，申报专利10余项。

        主要进展有：

• 验证了激光束与液核光纤管电极全反射耦合的可行性，揭示了不同耦合条件下激光能量耦合效率及管电极出口端面的激光能量分布特性。阐明了激光束在液核光纤管电极中全反射传导激光能量的损耗机理，研究了激光传输效率与电解液浓度、激光功率等参数的关系。利用液核光纤管电极实现激光传导耦合效率大于80%，证明了液核光纤管电极用于高效传导激光的可行性。
• 揭示了不同激光功率条件下Laser-STEM材料去除机理。当激光功率密度较低时，激光温升效应提高加工区局部电解液的电导率，提高电化学反应电流密度，进而提升电解加工去除材料速率。Laser-STEM加工效率与STEM相比，加工效率提高39.3%，加工精度提高23.6%；当激光功率密度较高时，激光可直接高效去除工件材料。试验结果表明材料去除速率可大幅度提高达118%，加工精度提高67.2%。
• 研制了激光与管电极电解同步复合加工试验系统。采用霍尔电流传感器和高速数据采集卡对激光与电解复合加工中电流进行检测，采用LabVIEW对检测数据进行处理和分析，并结合对运动单元的控制，实现了对加工过程的实时控制。