自润滑关节轴承因其具有良好的自润滑、高承载、自调心及抗冲击等优点,被广泛应用于航空、航天、军工、交通运输等领域,目前正朝着轻量化、高端化方向发展。随着工业技术的快速发展,对制造业提出了越来越高的要求。由于传统关节轴承重量大,且在使用过程中存在衬垫易产生磨损及脱落问题,因此在高端领域的使用大大受限。本文针对关节轴承重量大的问题,拟采用TC11钛合金作为基体材料,并在表面涂覆DLC/TiAlN涂层以改善其表面摩擦磨损性能。针对关节轴承在长时间对摩过程中衬垫易发生脱落不能实现自润滑而失效的问题,拟在基体表面进行激光织构化处理,通过增大胶层与基体表面的比表面积、增强机械咬合力等形式来提高衬垫与基体的粘结质量,达到延长其服役寿命的目的。首先,使用声光调Q二极管泵浦Nd:YAG固体激光器在TC11基体表面进行激光织构化处理,通过改变激光的单脉冲能量、脉冲重复次数、离焦量等工艺参数探究对织构形貌的影响规律。其次,使用ABAQUS有限元分析软件对织构化基体表面与胶层界面结合强度进行数值模拟,重点考察织构形貌、织构占有率、锥度角、胶层厚度等因素对界面结合强度的影响规律。并通过湿热结合强度剥离试验,验证织构形貌的存在是否能够有效起到增强界面结合强度的作用,对数值模拟结果予以佐证。最后,采用在上试样下表面粘结PTFE薄膜与下试样表面涂覆DLC/TiAlN涂层的试样在Rtec-instrument万能摩擦磨损试验机上进行对摩试验,研究不同表面处理、织构占有率、工况参数对摩擦学性能的影响。通过自润滑关节轴承台架试验,探究其磨损形式以及磨损机理。得到以下结论:(1)在TC11钛合金基体表面进行织构化处理,当改变激光的单脉冲能量与脉冲重复次数时,凹坑直径与深度随单脉冲能量与重复次数的增加呈现出先线性增加后缓慢增加的趋势;当改变离焦量时,凹坑直径与深度都在焦点处取得最大值。(2)在基体表面进行织构化处理能有效起到增强界面结合强度的效果,当在基体表面加工出V型形貌时,最大剥离力增大约13%,且在一定范围内,随着V型形貌锥度角的增大,其界面结合强度呈现出逐渐减小的趋势;界面结合强度的大小随着织构占有率的增加呈现出逐渐增大的趋势,在织构占有率为34.7%时,最大剥离力增大约17.4%;在基体表面设置不同的胶层厚度时,界面结合强度呈现出先缓慢减小后增大的趋势,适当增加胶层厚度能够有效增强胶结强度,增大约23.9%,当胶层厚度超过0.3mm之后,胶结强度变化并不明显,仅为4.4%。(3)湿热结合强度剥离拉伸试验表明:界面结合强度随织构占有率和直径的增大呈现出增大的趋势,与数值模拟结果的趋势相吻合,进一步说明了在基体表面进行织构化处理能有效增强界面结合强度。(4)通过激光织构化技术、固-脂复合润滑技术及涂层技术的集成融合,可显著改善TiAlN涂层表面的摩擦学性能。当改变织构占有率时,摩擦系数呈现出先减小后增大的趋势,对于涂覆DLC涂层的表面来说,当织构占有率为30%时,摩擦系数最低,仅为0.079,对于涂覆TiAlN涂层的表面来说,当织构占有率为40%时,摩擦系数最低,仅为0.068;随着载荷的增加,摩擦系数呈现出逐渐减小的趋势;随着转速的增加,摩擦系数呈现出先小幅增大后减小的趋势。(5)自润滑关节轴承的磨损形式主要为磨粒磨损和一定程度的氧化磨损,对关节轴承内圈外球面进行微织构自润滑处理,能有效改善关节轴承的润滑特性。