摩擦副的摩擦磨损性能与其表面形貌密切相关,利用激光手段加工规则微观几何形貌作为显著改善摩擦副表面的摩擦学性能的可控技术日益成为国际研究的热点。研究不同形状的微观几何形貌的摩擦学性能,对根据润滑摩擦性能要求设计并制造出与之匹配的摩擦副表面微观几何形貌,具有重要的理论研究价值与广阔的应用前景。　　 本课题组近几年对激光毛化技术和激光微造型技术进行了一系列的深入探讨和研究,并首先提出了利用激光毛化技术和激光微造型技术在模具关键摩擦部位进行增摩和减摩造型来改善模具表面的摩擦状况。为了明晰激光毛化形貌和激光微造型形貌对摩擦副摩擦性能的影响情况,本文分别进行了具有微凸体特征的球冠状毛化表面和具有凹坑形貌表面的激光加工研究和摩擦磨损性能的实验研究。　　 微观几何形貌的激光加工过程是一个复杂的改形改性过程,本文首先初步分析激光与材料一般作用规律,激光对材料的加热、熔化和汽化的机制,以及激光毛化的熔化过程和部分汽化对形貌的影响。另外探讨了金属表面球冠状毛化形貌和微造型形貌形成机理,以及毛化表面和微造型表面相关的摩擦学理论,并采用球形微凸体为计算模型,进行了混合摩擦状态下摩擦力和摩擦系数的推导过程。　　 其次利用激光毛化技术和激光微造型技术分别进行了规则分布的球冠状毛化形貌和凹坑形貌的激光加工。采用单因素轮换法研究了泵浦电压,脉冲宽度、离焦量与毛化点直径、微凸体高度之间的关系,得到了激光工艺参数对毛化形貌尺寸的影响规律。同时进行了激光毛化形貌的金相组织和显微硬度检测,经测量分析得到,基材金相组织为淬火马氏体和托氏体的混合物,毛化微凸体处的金相组织为细小组织马氏体,毛化点区域的硬度与基体材料硬度相比有很大提高。另外采用“单脉冲同点间隔多次”激光加工工艺,进行了激光微造型工艺实验,得到了脉冲重复次数与凹坑深度的变化规律。　　 最后,分别进行了具有球冠状毛化形貌和凹坑微形貌表面的摩擦学实验研究。在UMT-Ⅱ型多功能摩擦磨损试验机上,进行了具有不同尺寸和分布的激光毛化试样与光滑试样的摩擦学对比实验研究。研究结果表明,在三种工况下,激光毛化试样的摩擦系数明显大于光滑试样,其中在高速轻载工况下,微凸体间距为1300μm的试样比光滑试样的摩擦系数大2.25倍；摩擦系数随着激光毛化形貌微凸体间距的减小而增大；摩擦系数与激光毛化微凸体直径成反比关系,而与微凸体的高度成正比关系:随着速度的不断增大,激光毛化表面动压效应增强,摩擦系数随之减小。在WKYO-NT1100表面轮廓仪上观察磨损后微凸体变化,在摩擦系数稳定后,微凸体能保持一定高度,这显示微凸体具有良好的耐磨性。另外在MMW-1A微机控制万能摩擦磨损试验机上进行具有规则分布的凹坑微形貌表面的摩擦学实验研究,研究表明微造型表面具有良好的润滑减摩效果。