利用高能量激光的热效应，完成金属和半导体等各类材料的热加工，如激光切割、激光焊接、激光打孔等，在工农业以及军事应用等方面都有着非常重要的应用。其中，在工业上，利用激光热源把材料局部熔化，经冷却融合的过程称为激光焊接；利用高速辅助气流吹除熔融或汽化的材料，形成切口或孔径的过程称为激光切割和激光打孔。而在军事上，如利用单个或多个高能量激光器构建而成的激光武器系统，不仅可通过致盲敌方的导弹等攻击性武器的探测器而使其失效，甚至可以在数毫秒至数秒的短时间内直接摧毁敌方的飞机、坦克等军事目标，以完成战术和战略防御和攻击的任务。 截至目前，国内外，针对纳秒、皮秒和飞秒脉宽的脉冲激光以及辐照时间长达数秒以上的连续激光，对介质、半导体和金属等各类材料破坏特性的研究较多，而对毫秒脉冲激光的破坏特性等的报导相对较少。针对这种情况并结合项目的需求，本文对毫秒脉冲强激光辐照下，半导体和金属材料的熔融和气化等热损伤过程，进行了详细的研究。以经典傅立叶热传导方程为基础，结合不同的边界条件，利用显热容法和显式有限差分格式，编制了C语言数值计算程序，详细计算和分析了铝、银、铜、钛等金属材料和硅、锗等半导体材料在熔融和气化等相变前后的空间温度场分布，融化后液体深度和融化速度，得到了相应材料在ms脉冲激光辐照条件下的熔融损伤和汽化损伤的阈值。 本论文的主要工作内容包括： 一、总结了影响激光热损伤形态和阈值的激光辐照和材料类型因素，认为强激光对不同材料的损伤机制不仅取决于入射激光的脉冲宽度或辐照时间，而且取决于激光的波长、重复频率、模式类型以及被辐照或者被损伤的材料类型等。并对毫秒脉冲激光辐照下，金属和半导体等材料的熔融和汽化等热损伤的机理作了分析，给出了描述材料熔融和汽化等相变过程的通用数学模型。 二、将描述熔融过程的显热容法进行了拓展，首次将其应用于汽化相变过程的研究。在国内外未见过类似的报道。 三、分析了解析法求解热传导方程局限性；并在研究了激光辐照损伤有限差分数值计算方法的基础上，利用上述显热容法和有限差分法的显式格式，编制了针对一维条件下计算激光辐照损伤的简单高效的数值计算程序。 四、利用上述程序，分别求解了半导体材料硅、锗和金属材料铝、银、铜、钛等，在熔融和气化前后的空间温度场分布，给出了相应材料熔融时的液态深度、融融速度。并得到了相应材料的熔融阈值和汽化阈值。 五、详细分析了激光的辐照时间和功率密度、材料的热吸收系数和热传导率等参数，对熔融和汽化前后温度场分布以及熔融和汽化阈值的影响。 本文对金属和半导体等强吸收材料的熔融和汽化等热相变损伤过程做了系统的研究，建立了普遍适用的数学模型，将描述熔融过程的显热容法首次拓展于汽化相变过程的研究，应用有限差分法编制了数值计算程序。所建立的数学模型具有普遍性，可用于短脉冲、脉冲和连续激光对金属、半导体及各类复合材料热损伤过程的研究。计算方法思路清晰，程序代码简单，执行效率高。所得研究成果，可为激光加工和光电对抗武器的应用等，提供必要的理论依据和参考。