表面处理技术,因其高效低成本的优点,成为提高零部件表面性能的关键技术之一。工业常见的表面处理技术有电镀、热喷涂、物理/化学气相沉积等,这些技术的原理都是在材料表面形成一层金属膜层,利用膜层自身的力学性能来弥补基体材料硬度、耐磨性、耐腐蚀性的不足,从而获得具有优异综合性能的零件。然而,随着工业领域对机械零部件能够承受的载荷、速度和温度等提出更高要求,单一的表面处理手段已逐渐不能满足。开发能进一步提高零部件表面性能的新工艺迫在眉睫。本文采用激光冲击强化和表面镀膜两种工艺复合处理Q235试样表面,通过硬度和表面粗糙度测试、表层形貌表征和摩擦磨损试验等综合评价复合处理工艺的可行性和工艺规律。主要工作和结论如下:(1)分析了冲击波在均匀介质及多层介质中的传输特性,并通过ABAQUS数值模拟了冲击波在均匀介质(Q235)以及多层介质(Cr-Q235)中的传输过程。研究分析了表面及深度方向上的残余应力分布,表征了冲击波的强化效果:对于均匀介质,冲击后表面残余应力表现为压应力,光斑搭接率对残余应力分布影响较大;对于多层介质,冲击后表面残余拉应力数值较大,这对冲击强化效果产生负面作用。与多层介质相比,冲击波在均匀介质中的强化深度更深。该部分的研究为激光冲击实验的参数选择提供帮助,同时可以为后续实验结果分析提供理论支撑。(2)研究了激光冲击强化对镀膜材料表面形貌的影响规律。激光诱导冲击波使材料表层发生剧烈的塑性变形,与原始试样相比,所有镀膜和冲击试样粗糙度均有不同程度的提高;激光诱导冲击波在界面处产生拉伸应力,拉伸应力在较脆膜层内诱发微裂纹;激光冲击强化引入晶粒细化会提高试样表面硬度,但同时微裂纹也会随着激光能量的提高而增加,微裂纹对硬度的测试产生负面作用,因此,晶粒细化与微裂纹是影响表面硬度的两个主要因素。(3)研究了激光冲击强化对镀膜材料表面摩擦磨损性能的影响规律。表面粗糙度与硬度是影响试样耐磨性的关键因素,先冲击再镀膜工艺所得试样表面的耐磨性优于先镀膜再冲击试样。先镀膜再冲击试样,激光冲击强化会在膜层中引入微裂纹,大大降低试样表面耐磨性。优化激光冲击强化工艺参数和镀膜工艺参数,降低试样表面粗糙度,有利于提高干摩擦条件下复合处理工艺的适用性。