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激光表面织构技术用于改善摩擦副间摩擦学特性,可以对机械零部件表面起到减磨、增寿效果。在众多表面织构技术中,激光织构技术因其诸多独特优势得到更加广泛关注,在轧辊、磁盘、机械密封、模具、刀具、内燃机缸套、轴承等都有应用。但是,目前主要研究更多集中在激光织构中的微凹坑（槽）研究,对毛化（凸体）织构的理论、试验研究尚缺少系统性、创新性。不同材料、相同材料应用场合存在差异,应用差异导致对工件摩擦副要求不同,因而对毛化形貌、尺寸、毛化点分布规律都会提出不同要求。鉴于此,本文以金属塑性成型模具的工程应用为目标,对45钢、Cr12模具钢两种常用材料进行了系统、带有创新性的激光毛化数值模拟与试验研究,并对激光微凹坑加工工艺进行试验研究。主要研究内容及结论如下。（1）基于激光与金属物质相互作用机理,利用FLUENT工具软件建立激光毛化三维数学模型。探究脉宽、激光功率密度对45钢、Cr12模具钢温度场、流场的影响。结果表明:两种材料熔池流动方向均是从四周流向中心,形成凸起。45钢在脉宽500us及其更大脉宽下,熔池中心最高温度超过沸点,会有材料气化,该结论得到试验验证:脉宽小于500us形成球冠状,500us及更大脉宽形成凹顶球冠状。设定功率密度不变,45钢熔池直径、深度增加率,随着脉宽增大均呈现出先大后小变化规律。通过分析流场、温度场发现,大温度梯度可以促进熔池快速生长,温度梯度变小,熔池生长速率变缓,该结论得到试验验证:毛化点直径、高度增大率从大到小转折点为脉宽500us。Cr12与45钢因材料性质不同,导致液体对流存在些微差异,模拟出Cr12熔池深径比大于45钢,两种材料毛化点剖面金相图验证了该模拟结果;两种材料温度场结合毛化点金相进行分析,从内到外分为气化区、熔凝区、热影响区、基材区,并对各区金相组织、硬度进行检测分析,毛化点相对基材硬度大幅提高。（2）对毛化形貌进行定量表征。引入推衍参数凹陷率T、内外径比Pb。球冠状T为0;凹顶球冠状0<T<0.33;M状0.33≤T≤1;火山口状T>1,0<Pb<0.83。并给出各个形貌凸起、凹陷体积近似计算公式,V凸起体现毛化点耐磨性,V外凹、V内凹体现毛化点存储润滑油和磨粒的能力。（3）依据模拟计算给出的结果,采用光纤激光器进行毛化工艺试验研究。45钢在选用参数内,加工出球冠状,以及因材料气化并因此诱发的反冲压力,加工出凹顶球冠形貌。Cr12因铬元素沸点较低,且含量较高,因熔池中心材料气化以及因此诱发的反冲压力,在选用参数内加工出M状,因等离子体屏蔽作用在选用参数内加工出凹顶球冠状。（4）在激光毛化中发现该激光器在低功率密度1.02*104W/mm2以下打出高质量微凹坑,对该奇怪现象做出初步分析,并对微凹坑加工工艺进行系统探索。（5）探究不同辅助气体,不同压力下,毛化形貌及尺寸变化情况。以N2作为辅助气体,45钢在所给加工参数内,依次出现M状、凹顶球冠状、球冠状;Cr12全部形成凹顶球冠状。此时两材料毛化点直径,相比未加辅助气体情况下直径变大,高度变小。以O2作为辅助气体,0.05MPa气压下,45钢毛化形貌无规律可循,Cr12毛化点在M状和火山口状中随机出现;0.1MPa下,两种材料熔池均被吹散,无法形成毛化点。（6）从改变激光吸收率出发,在加工表面涂敷一层水玻璃,探究毛化形貌及尺寸变化规律。该涂层下,两种材料毛化形貌高径比均要大于未涂层时的高径比。（7）在工件侧面加磁铁,希望加工出偏向一侧毛化点。两种材料作为铁磁体材料,当温度超过它们居里温度成为顺磁体,此时磁场无法对液体金属产生影响,所以毛化形貌无变化。（8）因为活性元素S对熔池对流产生影响,在加工表面涂敷一层直径5um硫粉进行激光毛化。未出现预想中火山口形貌,发现形貌成为椭球型,且各个毛化点之间长短轴不一,该现象从试验上证实了S元素确实对金属液体对流有影响。