使用粘结型固体润滑涂层是减少机械系统能量损失和零部件失效的一种有效方式,其中水性聚氨酯（WPU）作为一种环保型粘结剂,具有对金属等基体良好的附着力、易改性、无污染等优点,但较差的力学性能和耐磨性能限制了纯WPU涂层在苛刻条件下的进一步应用。针对这一问题,本文采用复合填充和表面织构的改性方法改善了WPU涂层的摩擦学性能,并研究改性涂层在不同条件下的摩擦学性能和抗磨减摩机理,为拓展WPU基固体润滑涂层的实际应用提供了新的技术方法。首先,将聚四氟乙烯（PTFE）作为润滑填料,采用喷涂法制备PTFE/WPU复合涂层,研究PTFE及其含量对WPU涂层结构和摩擦学性能的影响。结果表明,PTFE的引入一定程度上增强了WPU涂层的力学性能和摩擦学性能,在试验载荷为8 N的条件下,PTFE/WPU固含量质量比为1:4时,复合涂层保持较好的铅笔硬度与附着力,并表现出最低的摩擦系数与磨损率。但PTFE的填充改性会增加WPU涂层表面粗糙度,PTFE/WPU复合涂层表面出现了少量裂纹和孔隙。其次,采用高能球磨法制备黑磷（BP）,进一步引入BP作为纳米润滑改性剂改性PTFE/WPU复合涂层,系统分析BP填充改性对制备的BP/PTFE/WPU复合涂层结构和摩擦学性能的影响。结果表明,BP的引入极大改善了复合涂层表面粗糙度,同时提高了铅笔硬度与附着力。在试验载荷为8 N的条件下,BP质量分数为1%时,BP/PTFE/WPU复合涂层具有最佳的摩擦磨损性能,其摩擦系数与磨损率由原来PTFE/WPU复合涂层的0.143及2.56×10-4 mm~3（Nm）-1分别降至0.085和5.73×10-5 mm~3（Nm）-1。这是因为BP与PTFE的协同作用改善了涂层结构,且在摩擦过程中,容易在摩擦界面形成一层稳定的润滑转移膜,避免了摩擦副之间的直接接触,从而提升复合涂层的摩擦学性能。最后,为了提高BP/PTFE/WPU复合涂层的承载能力,采用激光加工技术对基材表面进行沟槽织构设计,并对其加工工艺参数进行优化,随后研究基材沟槽织构改性对表面制备的BP/PTFE/WPU复合涂层摩擦学性能和承载能力的影响。结果表明,合理选择织构宽度与织构间距有利于提高表面涂层的摩擦磨损性能。相较于未织构表面,当织构宽度为200μm、织构间距为300μm时,织构面积占比为40%,沟槽织构表面BP/PTFE/WPU复合涂层的承载能力得到显著提升,可从10 N提升至30 N,并依旧保持较低的摩擦系数与磨损率。这是因为在高载荷作用下,沟槽织构起到微型储存器的作用,可将储存的固体润滑介质提供至摩擦界面形成自润滑层,改善了摩擦副的接触状态,从而提升摩擦副的抗磨减摩性能。