
表面织构技术通过在材料表面制备特定微几何形貌实现减摩抗磨,是提升材料表面摩擦学性能的高效手段。在众多制备技术中,激光表面织构(LST)具备加工速度快、精度高、效率高、可控性好、环境污染小等优势,已应用于精密加工、航空航天、生物医学、材料表面改性等领域。
本文立足激光表面织构技术发展现状,介绍减摩机理,分析不同工况下表面织构作用机制;综述纳秒、飞秒、皮秒以及液相辅助激光织构技术近年研究成果;探讨激光功率、搭接率、扫描次数、织构面积密度、间距等参数对表面硬度、粗糙度、摩擦系数的影响;总结仿生织构对耐磨性、润湿性的作用;阐述干摩擦、边界润滑、流体润滑等条件对摩擦系数与磨损量的影响;探究含非金属涂层、金属涂层的织构化涂层性能。

四大核心减摩机制
(1)磨粒捕获收纳:微凹坑捕获磨损产生的磨粒,减少三体磨粒磨损;
(2)储油池效应:织构凹坑储存润滑剂,在乏油条件下持续供油;
(3)降低实际接触面积:减少摩擦副间直接接触面积,同时实现应力再分配;
(4)表面改性调控润湿性:通过织构形貌调控表面亲疏水特性,影响润滑膜形成。

研究指出,纳秒激光成本低但热影响区较大;飞秒激光精度高、热影响小但设备昂贵;皮秒激光介于两者之间;液相辅助工艺可进一步提升加工质量。未来发展方向包括多技术复合、复合织构设计、智能数字化制造、新材料交叉与绿色制造。
内容来源:激光情报局(长三角G60激光联盟)




