第十五届全国表面工程大会

本文针对合金钢机械部件在乏油工况下的界面摩擦润滑问题，采用实验-仿真-理论相结合的方法，系统研究了激光表面织构化技术对材料摩擦学性能的影响机制。通过纳秒激光加工制备正弦织构表面，揭示了激光扫描次数与熔融填充行为对织构宽-深比的调控规律，发现宽-深比1.35、面密度25%、幅值100-200 μm的织构组合可显著提升摩擦学性能，摩擦系数降低7.7%。基于流体动压理论建立的数学模型表明，面密度25%的织构表面最易形成动压润滑效应，相邻织构间存在压力传递与叠加机制，润滑剂向收敛区运动时压力增速与幅值呈负相关。通过油滴迁移实验发现，动态弛豫的油接触角和优异的铺展性能是维持润滑的关键，油膜法制备的疏水表面水接触角达136±1°，其机理源于油膜抑制脊结构形成并降低表面能。摩擦膜形成机制研究表明，面密度25%的织构在0.1 m/s、35 N工况下摩擦系数降至0.14，500℃氧化处理后摩擦系数进一步降低17%，归因于氧化扩散层增厚和磨屑捕获效应。研究成果阐明了织构参数-润湿性-摩擦性能的耦合作用规律，为机械部件持久润滑表面设计提供了理论依据和技术支撑。
 

激光微织构；持久性润滑；表面润湿性；摩擦磨损；摩擦膜