21世纪是新型材料及微型机械加工技术迅速发展的时代,多种新型材料加工方式也应运而生。其中,以内加工为主的新型智能材料加工成为当今研究的重点及难点。同时,在飞秒激光加工透明材料方面,内加工已经得到广泛的应用和研究。但是,现代微机电系统(MEMS)和黑色系金属及非透明材料的内加工工艺技术,依然使用传统的微结构层层键合或多种材料堆叠的制造加工方法,以达到材料内部结构成型的效果;在材料选取方面,多选用透明材料作为加工的基底材料,所受加工材料局限性也比较大。在医学领域中,高强度聚焦超声加工(HIFU)已运用到生物组织材料当中,其工作原理是利用超声聚焦定位技术,将超声“刀具”直接深入生物组织内部,定点精准切除病变的组织。由于MEMS、智能材料内加工技术有巨大的潜在应用价值,从而引出本文的研究核心,即本文提出的声悬浮相控聚焦内加工是建立在金属等非透明材料内部直接加工形成微结构的加工研究方法。全文的研究内容如下:第一章为背景意义及国内外研究现状。首先介绍了内加工的背景及意义,以及内加工的应用价值;随后介绍了内加工在非透明材料内部加工方法,即飞秒激光内加工透明电介质材料制作连续中空微通道的过程;研究了内加工技术运用的领域及价值,探究金属内加工的实际应用场景的国内外研究进展。第二章为声悬浮与相控阵超声聚焦定位精度理论。本章节首先从超声驻波场理论出发,介绍了声辐射力理论;其次根据超声相控阵聚焦理论,从相控延时误差分析精度和几何尺寸精度对聚焦点定位大小尺寸精度进行分析;最后运用COMSOL Multiphysics模拟分析模型,探究焦斑大小尺寸对加工性能的影响,建立出聚焦点声压变化的仿真实验研究。第三章为金属液滴声空化成型方法研究。研究分析声聚焦点声空化理论,建立不同金属材料声空化阈值的理论分析;研究分析了金属液滴表面张力、粘度和温度等因素对液滴内部空化核形成的关系;探究声聚焦点空化核大小对空化阈值的影响;根据液滴内部空化核理论,推导出液滴内部空化泡的大小变化模型;并通过超声聚焦点空化泡成型的数值模拟分析,得出空化泡生长并稳定成型的过程的模拟仿真。第四章为金属液滴悬浮内加工实验研究。搭建超声驻波悬浮场和相控超声聚焦综合系统实验平台;研究超声针聚焦空化泡成型方法与大小控制分析;超声驻波微重力场中液滴球形状态变化规律;采用高速摄像机(CCD)拍摄,得出液滴内空化泡大小变化规律图;采用不同材料探究超声针加工空化泡成型研究。