表面织构技术是提高机械密封性能的有效手段,国内外学者对不同表面织构化机械密封的性能开展了大量研究。但是机械密封在长时间的工作后,织构会因为磨损变浅甚至直接被磨损消失而失去其固有的减摩作用。为了进一步提升密封端面的摩擦学性能,延长其使用寿命,在圆孔织构的基础上,论文提出了一种机械密封复合织构端面,针对其密封性能和摩擦特性开展了一系列理论和试验研究。首先,结合润滑液膜的JFO空化边界条件,建立了机械密封复合织构端面的润滑数学模型,获得了平端面、圆孔织构和复合织构端面压力分布,对比分析了不同工况下平端面、圆孔织构和复合织构端面的开启力、摩擦系数和泄漏率等密封性能的变化规律,在此基础上,分析了复合织构结构参数对机械密封密封性能的影响,获得了最优复合织构的结构参数。结果表明,转速和压力的变化对机械密封性能的影响显著,转速越大复合织构的减摩作用越明显,压力越大,复合织构的减摩作用逐渐减弱。其次,为了验证复合织构端面的优越性,搭建了机械密封试验装置,开展了不同转速和压力下平端面、圆孔织构和复合织构端面机械密封的密封性能试验,对比分析了上述3种密封端面温度和摩擦扭矩的变化规律。结果表明,在低转速下,复合织构具有一定程度的增摩作用,但随着转速的增大,复合织构的减摩作用越来越明显。随密封压力的增大,密封端面温度和摩擦扭矩均呈现减小的趋势,比较而言复合织构密封端面始终具有最佳的密封性能。最后,开展了三种机械密封端面的124小时运转试验,对比分析了平端面、圆孔织构和复合织构机械密封配对副在不同磨损阶段端面形貌演化规律,探讨了表面波纹度和表面粗糙度的变化特点。试验结果表明在机械密封长达124小时运转后,平端面配对副密封端面磨损最严重,圆孔织构次之,复合织构配对副密封端面磨损程度最小。论文研究结果可为织构化机械密封端面的设计提供理论指导。