针对ZQF216-110铁钻工牙板在长期高频、高负载工况条件下极易磨损的问题,采用阵列微结构表面技术,以提高其耐磨损性能。本文以提高牙板试件耐磨损性能为目的,开展了以激光制备理想阵列微结构为核心的研究工作。具体内容如下:(1)设计微结构基本尺寸,优化阵列微结构形式。首先根据牙板实际工况,利用Hertz接触理论计算出微结构的接触半宽上下限,从而确定微结构尺寸范围为0.6mm~1.0mm。然后针对直线沟槽、网状沟槽以及圆形微坑三种阵列微结构进行摩擦副运动仿真对比分析,优选出圆形微坑为理想的微结构形式。(2)激光加工温度场模拟。基于有限元软件,针对激光加工微坑和微槽的特点,分别建立定点高斯热源和移动高斯热源温度场模型,模拟分析激光加工微结构的三维形貌,获取后续试验工艺参数理论指导数据。(3)激光制备阵列微结构的工艺规律研究。借助超景深三维显微镜观测阵列微结构几何形貌,研究离焦量、单脉冲能量、脉宽、加工时间和频率等激光工艺参数对微结构尺寸的影响,总结激光制备阵列微结构的工艺规律。(4)摩擦磨损对比试验及结果分析。首先,对三种形式微结构表面的耐磨损性能进行比较,确认圆形微坑为耐磨性能较好织构形式。其次,对阵列微坑的尺寸参数进一步优化,耐磨效果最好的尺寸为直径为1mm,微坑间距为1.2mm。然后,对阵列微结构的耐磨损作用进行研究,磨损机制主要为磨粒磨损。耐磨损性能提高的主要原因有:一是在摩擦过程中的容屑作用,二是激光相变硬化作用,三是阵列微坑织构在摩擦过程中对犁沟起到破坏作用。最后,对未织构试件表面与织构化试件表面摩擦系数进行比较。本文研究工作表明,激光加工技术是一种制备阵列微结构的有效方法;该方法制备的阵列微结构表面能有效提高金属表面的耐磨损性能,理想形式为阵列圆形微坑,在相同摩擦条件下,相比未织构表面,阵列圆形微坑表面磨损量最多能减少90.89%。该技术有望应用于铁钻工牙板,有效提高其耐磨损性能。