摩擦磨损行为对机械系统的运转效率和服役寿命起到了至关重要的作用。因此,根据实际需要调控摩擦副材料的摩擦性能已成为迫切需求。通过设计表面织构可以有效的控制机械部件的摩擦性能。在众多表面织构的制备方法中,激光表面织构化技术具有加工速度快、环境友好且易于控制图案阵列的几何参数等优势。然而,利用传统的长脉冲激光制备表面织构时激光的热效应会对工件表面未加工区域造成附加损害。超短脉冲激光由于具有超短的脉宽和超高的峰值功率可以有效地解决加工过程中出现的严重热熔化等问题。因此,超短脉冲激光表面织构化技术被认为是摩擦学应用领域中最具前景的表面织构制备方法之一。本文以金属不锈钢作为研究对象,系统分析了超短脉冲激光诱导微纳织构的形成机理和激光工艺参数对微纳织构表面的几何形貌、化学成分、显微组织、力学性能以及摩擦学性能的影响规律,为表面织构的主动优化设计提供了参考依据。取得了如下主要成果:研究了飞秒激光诱导金属表面微米织构及其摩擦学性能。采用飞秒激光表面织构化技术在不锈钢表面制备出微沟槽型表面织构,同时分析了飞秒激光诱导微米织构的形成机理。通过考察微沟槽型表面织构的干摩擦性能发现,随着微沟槽间距的增大,织构试样的平均摩擦系数和磨损率呈现先减小后增大的规律。与未织构试样相比,当微沟槽间距较小时,表面织构具有增大摩擦系数的作用;而当微沟槽间距增大到某一范围时,表面织构开始呈现减小摩擦系数的作用。在贫油润滑条件下,随着微沟槽间距的增大,织构试样的平均摩擦系数和磨损率先减小后增大。同时存在最优的微沟槽间距使得表面织构降低摩擦磨损的效果最佳。另外,微沟槽表面织构在干摩擦性能和贫油润滑摩擦性能方面都表现出各向异性的特点。基于以上结果可知,飞秒激光诱导表面微米织构可以有效调控不锈钢的摩擦学性能。研究了皮秒激光诱导金属表面微纳结构及其摩擦学性能。在皮秒脉冲激光表面织构化及局部淬火的过程中,不锈钢表面形成微米沟槽织构的同时伴随有纳米结构、Fe₂O₃和Cr₂O₃薄膜以及马氏体的产生。干摩擦实验结果表明,随着微沟槽间距的增大,织构试样的平均摩擦系数和磨损率先增大后减小。与未织构试样相比,当微沟槽间距较小时表面微纳结构具有减小摩擦和降低磨损的作用;而当微沟槽间距增大到某一范围时,表面微纳结构增大了不锈钢的摩擦系数和磨损率。微沟槽织构和局部淬火效应（纳米结构和氧化膜的出现以及马氏体相变）的协同作用是调控不锈钢摩擦学性能的主要机制。研究了飞秒激光诱导金属表面周期纳米结构及其摩擦学性能。通过飞秒激光诱导的自组装技术,在不锈钢表面诱导亚波长周期纳米结构,研究了飞秒激光加工参数对不锈钢表面周期纳米结构几何特征的影响,同时分析了飞秒激光诱导周期表面纳米结构的形成机制。通过考察飞秒激光诱导周期表面纳米结构的摩擦学性能,发现这种条纹结构可以有效降低干摩擦条件和贫油润滑条件下不锈钢的平均摩擦系数和磨损程度。同时,飞秒激光诱导周期表面纳米结构在干摩擦性能和贫油润滑摩擦性能方面都表现出一定程度的各向异性。研究了飞秒激光诱导周期表面纳米结构与原子层沉积涂层的复合摩擦性能。结合飞秒激光表面织构化技术及原子层沉积技术在不锈钢表面制备出覆盖有TiO₂薄膜的激光诱导周期表面纳米结构,发现这种复合结构兼具激光诱导周期表面纳米结构与TiO₂薄膜的形貌特征。摩擦实验结果表明,飞秒激光诱导周期表面纳米结构和原子层沉积TiO₂薄膜的协同作用使得不锈钢的平均摩擦系数和磨损程度显著降低。