金属表面微纳结构制备是近年来兴起的新技术。通过使用激光可以在金属表面制备出特殊的微纳结构，从而改变金属表面的光学性质、抗腐蚀性、润湿性、耐磨性等，最终实现金属表面的复合功能化。激光着色技术就是一种材料表面的彩色复合功能化技术，这种技术可以通过制备不同的微纳结构改变材料表面的颜色、润湿性和摩擦磨损性等物理性能。　　本文研究内容主要为304不锈钢表面的彩色复合功能化机理研究。工艺实验中使用的光纤激光器脉冲宽度为200ns，通过改变激光加工参数的脉冲能量、重复频率、振镜扫描速度、扫描间距和离焦量，成功地在不锈钢表面上加工出了黄色、蓝色、橙色、紫色、黄绿色、银灰色、黄棕色和黑色等颜色。并且发现随着正离焦量的增加、脉冲能量的减小、扫描间距的增大、扫描速度的增加或者重复频率的减小，颜色的色相H在标准色轮上呈逆时针方向转动，而颜色的亮度B则在一定范围内呈现上升趋势，即颜色逐渐变浅。这种工艺规律实际上说明了不同的加工工艺参数在很大程度上是通过激光对材料的热作用强弱来影响着色效果。本文还通过MATLAB软件在工艺参数与颜色HSB值之间建立了一个单隐含层的BP神经网络，这个神经网络的训练均方根误差为0.0078，色相H、饱和度S和亮度B的测试相对误差为23％、10.4％和5.6％。该神经网络在一定程度上揭示了工艺参数与颜色之间的映射关系，通过使用该神经网络模型可以对激光着色效果做出有效的预测。　　为了进一步定量化样品的颜色，本文还把颜色的反射光谱转算成三刺激值XYZ。并且通过光谱检测，发现橙色、紫色和黄绿色样品的反射光存在两种主要波长成分，说明这些样品的表面颜色是由两种波长的光复合而成的。其中部分样品还出现了衍射效应，这是由于不锈钢样品表面的微纳结构所引起的结构色。通过使用扫描电子显微镜观察样品表面的微观结构，发现样品表面出现氧化膜、类光栅、凹坑和柱状突起四种主要结构。不同厚度的氧化膜结构对应着不同颜色的样品，类光栅结构对应着出现衍射效应的样品。说明氧化膜结构和类光栅结构会引起薄膜干涉和光栅衍射效应。通过X射线能谱分析仪EDS分析，证明经过激光辐照着色处理后，样品的氧元素含量明显上升，说明不锈钢的表层形成了一层氧化物，这些氧化物可能是Fe2O3，Cr2O3，MnO2，NiCr2O4，NiFe2O4等金属氧化物，这些氧化物本身具有黑色、绿色或暗红色等颜色，这会影响样品表面颜色。故本文认为不锈钢表面的颜色是由色素色和结构色共同决定的。　　本文还对不锈钢表面四种微纳结构进行了润湿性能和摩擦磨损性能检测，结果表明经过激光辐照着色处理后，不锈钢表面的亲水性和耐磨性可以得到一定程度的提高。其中凹坑结构样品的表面接触角达到77°，柱状突起结构样品的表面接触角为0°。而类光栅结构样品与凹坑结构样品的摩擦系数比不锈钢母材的摩擦系数少了16.7％，柱状突起结构样品的摩擦系数比不锈钢母材的摩擦系数少了28.5％。这表明不锈钢表面的类光栅结构、凹坑结构和柱状突起结构都可以在一定程度上减小摩擦系数，提高不锈钢表面的耐磨性。