铝合金由于密度小等优点被广泛应用于机械工业等领域,但其表面硬度低、耐磨性差等缺点严重的限制了其性能的发挥。因此,改善铝合金表面的摩擦学性能具有重要意义。本文结合仿真和实验,采用微织构和石墨涂层相结合的方式对铝合金表面进行改性处理,研究其对铝合金表面摩擦学性能的影响规律。主要有以下研究工作:以方形凹坑、圆形凹坑、条形凹槽三种单一形貌的微织构以及方形与圆形混合凹坑、方形凹坑与条形凹槽混合和圆形凹坑与条形凹槽混合三种组合形貌的微织构作为仿真模拟对象。根据赫兹接触理论,确定了微织构的几何尺寸,基于Reynolds方程建立了润滑模型,采用计算流体力学方法对润滑模型进行了数值分析,研究了微织构形貌和几何参数对摩擦副间润滑油膜承载能力的影响。结果表明:在相同深度下,圆形凹坑-条形凹槽混合微织构和方形凹坑-条形凹槽混合微织构摩擦副间润滑油膜承载能力较好。因此,选择这两种混合微织构作为实验研究对象。利用激光加工技术在内燃机活塞用铝合金表面分别加工了一系列不同尺寸的圆形凹坑-条形凹槽混合微织构和方形凹坑-条形凹槽混合微织构,采用摩擦磨损试验机探究了无织构表面和不同尺寸的混合微织构表面在干摩擦和边界润滑时的摩擦学性能。结果表明:在干摩擦时,随着对磨时间的增加,无织构和混合微织构基体表面的磨痕宽度也会随之增加,且两者之间磨痕宽度的差距会随着对磨时间的增加而逐渐缩小;无织构基体表面的摩擦系数会随着对磨时间的增加而逐渐增加,但混合微织构化基体表面的摩擦系数会随着对磨时间的增加而逐渐减小。在边界润滑时,两种混合微织构表面的平均摩擦系数都呈现出先下降后上升的趋势,对于圆形凹坑-条形凹槽混合微织构,当微织构尺寸为70μm时表面的平均摩擦系数最小,对于方形凹坑-条形凹槽混合微织构,当微织构尺寸为80μm时表面的平均摩擦系数最小。相比于无织构表面,混合微织构化表面的平均摩擦系数都有一定程度的减小。利用悬浮液喷涂技术,在无织构和混合微织构基体表面喷覆了固体石墨涂层,通过摩擦实验分析了混合微织构和石墨涂层对铝合金基体共同作用的影响。结果表明:在石墨涂层固体润滑情况下,混合微织构试样平均摩擦系数低于无织构试样平均摩擦系数。在边界润滑和石墨涂层固体润滑剂共存条件下,混合型微织构与石墨涂层的协同作用不仅改善了铝合金的减摩抗磨性能,同时减缓了对摩钢球的磨损程度,起到了良好的表面保护作用。