冷轧板是一种广泛应用于汽车、家电等行业的重要材料,其表面微观形貌直接影响冷轧板的冲压成形、涂漆和抗磨损等性能。在冷轧过程中,轧辊表面微观形貌呈一定衰减比转印到冷轧板表面,因此,在轧制成形前对冷轧辊表面进行毛化预处理尤为重要。目前,轧辊表面毛化处理主要是采用电火花毛化,然而电火花设备昂贵,依赖进口,且电火花毛化还存在能耗高、油污染严重、形貌保持性差等问题。激光毛化技术具有形貌质量高、环境友好、运行费用适中等优点,其利用高能量的激光束照射到轧辊表面,通过调节加工工艺参数,可精确控制轧辊表面毛化织构的形貌和分布,能有效提高冷轧板的质量。然而,目前激光毛化织构的成形机理尚不明确;常规的激光毛化织构分布具有规则性和一致性特征,会导致板材出现条纹色差、涂油不均、局部冲裂等缺陷;激光毛化织构形貌及分布对轧制转印和耐磨性的影响尚未厘清。为此,本文围绕轧辊表面可控激光毛化所涉及的相关基础理论问题,开展深入系统的研究。（1）基于激光热辐射金属表面熔化流动和蒸发理论,建立了激光毛化模型,研究了激光毛化织构的熔凝成形机理,阐述了激光功率和脉宽对两种形貌特征的激光毛化织构成形及形貌演变的影响。研究发现当激光功率较低或脉宽较小时,辐射区金属主要发生熔化流动,最终熔池在毛细力和热毛细力的驱动作用下形成球冠状毛化织构。当激光功率或脉宽增大到一定程度时,辐射区金属既发生熔化流动又伴有大量的蒸发,蒸发产生的反冲压力使熔池中心形成明显的凹坑,冷凝过程中熔池在毛细力和热毛细力作用下发生回流,中心凹坑深度减小,最终形成火山口毛化织构。其中随着激光功率或脉宽的增大,大量蒸发气体的产生是导致毛化形貌从球冠状织构向火山口织构转变的主要原因。该研究对激光毛化织构的选型和精密加工具有重要的参考价值。（2）根据轧辊表面规则分布和随机分布激光毛化织构加工要求,研制了满足该功能要求的激光设备,并对Cr12钢表面激光毛化织构的加工工艺进行了研究。研究表明,在激光设备的光路系统中增加声光偏转器,通过控制系统联动控制工件运动和光束偏转,可以实现不同分布特征的毛化表面加工;激光毛化工艺研究发现,当激光聚焦半径约为150μm、功率为60 W时,脉宽从0.4 ms增加到1 ms时,加工得到球冠状织构,脉宽从1.5 ms增加到4.5 ms时,加工得到火山口织构。当脉宽设置为1 ms,功率为50 W时,加工得到球冠状织构,功率从100 W增加到300 W时,加工得到火山口织构。结果表明,较低功率或较小脉宽时,加工得到球冠状织构,随着功率或脉宽的增加,逐渐形成火山口织构。通过实验结果与模拟结果的对比,验证了理论模型的合理性与可行性。（3）通过Matlab进行激光毛化表面建模,并基于区域自相关函数、区域功率谱密度函数,对轧辊表面激光毛化织构的空间分布进行了研究。研究结果表明,毛化形貌和间距对毛化表面各向同性程度的影响较小,而毛化织构分布形式对表面各向同性程度的影响较大,其中随机分布毛化表面的各向同性程度,要明显高于规则分布毛化表面。因此,可以通过控制形貌高度、深度等毛化织构特征和织构间距,来获得不同粗糙度指标的毛化表面,通过加工随机分布毛化织构,可以得到各向同性程度较高的毛化表面。（4）通过对轧辊表面进行激光毛化加工与表征,研究了毛化织构形貌、间距和分布特征对表面粗糙度的影响及轧制前后形貌的转印性能。研究表明,织构形貌和分布形式相同时,随着织构间距的增大,毛化轧辊表面粗糙度和峰值数均呈现下降趋势。轧制实验表明,随机分布毛化铝板表面无明显条纹,质量较好,而规则分布毛化铝板表面存在明显的条纹,影响外观质量;球冠状织构比火山口织构具有更高的形貌转印率。因此,可以根据冷轧板的质量要求,选取合适的织构形貌、间距和分布特征。（5）基于力学与摩擦学实验,对激光毛化织构的力学性能及其耐磨性进行了研究。研究表明,Cr12钢表面毛化织构的组织更加致密,其显微硬度约为Cr12钢硬度的2倍。在相同工况下,不同分布特征的毛化表面磨损性能较无毛化处理的光滑表面均有所提高,归因于,一方面,激光毛化加工对表层材料产生了硬化作用。另一方面,具有凹凸复合形貌特征的毛化织构,可以存储润滑油和磨屑,从而起到改善润滑和磨损的作用。另外,当毛化形貌和间距相同时,随机分布毛化表面的摩擦系数均略低于规则分布毛化表面。