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飞秒激光加工SiC的烧蚀阈值及材料去除机理研究一、概述飞秒激光作为一种新型的材料加工工具，因其独特的加工特性受到了广泛关注。
飞秒激光加工具有瞬间高能量密度，瞬间产生的高温和热应力使得材料可以被快速去除。
飞秒激光在微纳加工、材料去除以及医疗领域有着广泛的应用前景。
二、SiC材料的特性SiC是一种重要的功能陶瓷材料，具有高熔点、高硬度、耐热性和化学稳定性，因此在航空航天、能源领域以及电子工业中有着广泛的应用。
然而，由于其高硬度和脆性，传统的机械加工方法难以对其进行精密加工。
而飞秒激光加工由于其独特的加工机理可以对SiC材料进行高精度加工。
三、飞秒激光对SiC材料的烧蚀阈值研究1. 飞秒激光烧蚀阈值的定义飞秒激光烧蚀阈值是指在材料表面形成微小凹坑所需要的最小脉冲能量密度。
烧蚀阈值的研究可以帮助我们了解飞秒激光对SiC材料的加工性能以及选择适当的加工参数。
2. 烧蚀阈值的实验测定通过在实验室中利用飞秒激光对SiC材料进行加工，在不同的能量密度下观察材料表面形成微小凹坑的能量阈值，从而确定飞秒激光对SiC 材料的烧蚀阈值。
3. 烧蚀阈值的影响因素烧蚀阈值的大小受多种因素影响，包括材料的性质、激光参数、加工环境等。
研究表明，SiC材料的烧蚀阈值与其晶格结构、折射率、熔点等有一定关系。
四、SiC材料去除机理研究1. 飞秒激光对SiC材料去除的机理飞秒激光材料去除的机理主要包括光热效应、等离子体和电子云效应、以及激光诱导的化学反应。
在对SiC材料进行飞秒激光加工的过程中，激光脉冲瞬间产生高能量密度，使得材料表面产生等离子体并形成一个离子云，最终导致材料的快速去除。
2. 材料去除机理的影响因素材料去除的机理受多种因素影响，包括激光参数、材料特性以及加工环境等。
研究表明，SiC材料的晶格结构、温度梯度、激光脉冲宽度等因素会对材料去除机理产生一定影响。
五、结语飞秒激光对SiC材料的加工具有着广泛的应用前景，但是对其烧蚀阈值和材料去除机理的研究仍然有待深入。
新课标沪科版初中八年级物理第四章检测题(上)（考试时间45分钟，满分100分）班级＿＿＿＿＿学号＿＿＿＿姓名＿＿＿＿＿＿成绩＿＿＿＿一、选择题（将正确答案的序号填在答案框中，每题3分，共45分）1．皮鞋擦上油后，还要用软布擦几下越擦越亮，这是由于：Ａ．反复擦可以增加漫反射效果Ｂ．鞋油的颜色好，所以越擦越亮Ｃ．鞋油比皮革亮，所以越擦越亮Ｄ．反复擦可以使鞋油填充皮革凹坑，增加表面光滑程度，增加镜面反射效果。
2．中华民族有着悠久的文化历史，流传着许多朗朗上口、生动形象的诗句，在我们鉴赏这些优美诗句的同时．常常能体会出其中蕴含的物理知识．对下列几种现象的解释．不正确的是A．“湖光映彩霞”——光的反射现象B．“潭清疑水浅”——光的折射现象C．“风吹草低现牛羊“——光的直线传播D．“群峰倒影山浮水，无山无水不入神”，“倒影”是由于光的直线传播现象形成的。
3.下图中画出了光线射到空气与水的界面处发生折射和反射的四幅光路图，其中正确的光路图是A B C D图4－14．同学们在学习光现象过程中有许多说法，我们从中选出四种：①光年是一个非常大的时间单位；②“坐井观天，所见甚小”隐含了光的直线传播原理；③平静湖面上的“倒影”，说明平面镜成“与物等大正立的像”的规律不成立；④透过书桌上的玻璃板看玻璃板下面的字，看到的是字的虚像。
对这些说法正误的判断，都正确的是A．①②③④都正确 B.①②④正确，③错误C.②④正确，①③错误 D．②③正确，①④错误5．下列关于光现象的说法正确的是：Ａ．光发生漫反射时，不遵守光的反射定律Ｂ．光从空气射入水中，传播速度不变Ｃ．月食是因为光的反射而形成的Ｄ．平面镜可以成像，也可以控制光的传播路径6．图4－2所示四种现象中，由于光的反射而形成的图4－27．下列现象中，属于光的折射的是：Ａ．人在河边看到自己在水中的像Ｂ．人在河边看到水底的物体Ｃ．从汽车观后镜看到车后景物Ｄ．人在哈哈镜中看到自己奇怪的像8．在下列的一些生活场景中，利用了光在同种均匀介质中沿直线传播特点的是A．在树阴下“躲太阳”Ｂ．用放大镜观察细小物体C．对着平面镜梳妆 D．站在岸边观赏水中的游鱼9. 下列有关光现象的描述不正确的是A．日食、月食的形成是由于光的直线传播B．太阳光是由多种色光组成的C．“水中月”比天空的月亮离我们更近D．斜插在水中的筷子变弯折是光的折射10.目前光污染越来越严重，其中白亮污染是最普遍的一类光污染。
第一章绪论1.1 微凹坑结构的研究及应用背景根据摩擦学润滑理论，摩擦副表面阵列微凹坑中储存的润滑油可以被引到两个相对运动的表面间产生流体润滑膜，使其充分利用挤压和流体动力的联合作用改善润滑状况，在这种结构中规则微凹坑的表面形貌对流体润滑有着非常重要的影响。
理论分析表明，在钢材表面加工出按一定规律分布的、具有一定深度、光滑过渡的球形、椭球形凹坑或圆锥形凹坑，有利于钢板在冲压过程形成良好的动压润滑，将有利于形成流体动压润滑效应，从而改善模具与钢板之间的摩擦状况。
因此，现代汽车工业中，人们开始尝试在汽缸壁、滑动轴承表面形成人造的斑块或凹坑，用以提高润滑（或密封）效果。
阵列微坑结构已经批量应用于汽车工业中，具有微坑结构的气缸套具有节能、节油、减少环境污染、高耐磨性、可避免干摩擦和拉缸现象发生等优点，对发动机节能、长寿命和轻型化发展具有重大意义和广泛的应用价值。
研究人员还根据国内外的最新研究进展和研究成果，将储油结构分为网状裂纹型、网状交叉型、独立微坑型等结构。
1.2 本文研究主要内容对微凹坑结构超声复合加工工艺进行研究，其中包括微细超声复合加工系统的改造和完善，微凹坑的设计，微凸起工具电极的设计和制作，微细超声复合加工微凹坑对比试验，加工工艺规律分析。
（1）针对试验中采用的微细超声加工以及微细超声电解复合加工两种加工方法，设计合适的加工系统，并对微细超声复合加工的加工装置进行构建与完善；（2）由流体润滑理论，设计了圆形截面微凹坑，在此基础上将截面形状拓展为正方形、菱形，成阵列分布时，微凹坑尺寸与间距应成一定比例；（3）根据微凹坑形状，对微凹坑加工的微细工具——微凸起进行外形设计，选择单体截面为圆形、正方形、三角形的微细轴并将其推广为阵列圆形、正方形、菱形微凸起作为微细工具电极的典型代表，利用现有的精密慢走丝线切割机床、精密电火花成型机进行工艺组合加工各种微凸起工具电极；（4）确定试验方案，在多种材料表面选用不同加工参数进行微凹坑单一超声与超声复合加工对比实验，利用数字存储示波器及 PC 机进行加工过程中各类参数的检测和加工状态的评估，调整优化参数；（5）总结各种加工参数下微凹坑单一超声与超声复合加工试验中精度、效率、表面质量的改善程度及原因，针对加工试验中存在的问题，进行工艺的完善；1.3 本章小结本章阐述了微凹坑结构的研究及应用背景，进而提出本论文研究工作内容。
表面缺陷，变形，或者外观不良，发生在汽车外覆盖件，在成型和回弹以后。
它们是小尺度的凹陷在一个大曲率的表面上（汽车开闭件的钣金的主要的曲率半径是1米），因此会有一个曲率变化的小区域在和钣金件的主要曲率相比。
这些缺陷很难在白车身板件上看到但是经过涂装以后会对整车品质感有很大的影响。
因此需要一个检测方法，在设计阶段对模面和工艺参数进行验证，为了节约时间和乏味的实验，这些缺陷应该通过数值分析方法预测，在早起的数字样机设计阶段。
这些表面缺陷的深度一般是微米级的10倍，在表面上毫米级的10倍左右的区域，因此，它们的数值预测，第一步要对离散的模面和板料进行验证，Fukumura et al分析了门把手附近区域的凸起，这里有产生缺陷的倾向，把他叫做“泰迪熊的耳朵”，他们根据一个限定的方向提取出2D截面线，用3D测量机得到一个数字化的变形的零件，计算这些截面的曲率，从两个明显曲率分布变化的顶点区分出表面缺陷。
没有进行质量的评估，但是一个有限元预测方法的对比。
通过显式方法计算成型过程和隐式方法计算回弹过程，他们的出一个结论就是有限元方法可以预测缺陷的发生。
Park et al通过一个相同的几何，获得了实验的数据和预测的数据，但是也从曲率的变化的小区域假设了一个后处理，为了定义缺陷的深度，他们获得了深度数值在0.05到0.1mm，但是数值预测有低估深度的倾向。
他们用壳单元计算，单元的最大尺寸是1mm，用弧长法克服失稳状态，如起皱。
Andersson 测试了屈服准则（Hill’s 1948和Barlat’s 1991）和硬化曲线的影响，各向同性和各向异性的。
数值预测缺陷的位置和曲率，在相同的几何如图【1，2】，他们发现了一个好的相互关系，但是曲率测量不能导致直接对等和深度以及面积。
为了扩大研究的缺陷的类型，Le Port et al开发了一个设备用来对零件进行缩减翻边，和汽车开闭件对比，为了重现发生车门上圆角部经过成型，翻边和回弹后出现的缺陷，图1显示了样件的几何形状，零件的外半径是55mm，翻边沿着零件的边缘进行，边缘是有两个直线翻边和一段弧形翻边组成。
激光原理实验激光安全须知实验一Nd3+:YAG激光器的安装与调试实验二Nd3+:YAG激光器参数测量实验三高斯光束远场发散角测量实验四氦氖激光器模式测量实验五电光调Q脉冲YAG激光器实验六KTP晶体倍频YAG激光器实验七YAG激光放大器激光安全须知1 大功率调Q脉冲激光装置所在地应有明确标志，非实验人员不得进入激光工作区域。
2 不可直视激光束(迎着激光束射来的方向看)和它的反射光束，不允许对激光器件做任何目视的准直操作。
3 对于不可见的红外激光束，实验者更应了解实验的光路布局，并避免使自己的头部保持在激光束高度所在的水平面内。
4 实验区域内不应存在任何带有闪亮表面的物体。
实验者应从身上除去此类饰物、手表与徽章等。
5 不可在有激光照射的情况下移动任何反射镜、光阑、能量汁探头和光谱仪器等。
6 不允许将激光束瞄准任何人体、动物、车辆、门窗和天空等。
对于由此而带来的对目的物的伤害，操作者负有法律责任。
7 不得在未停机或未确认储能元件均已放电完毕的情况下检修激光设备，避免造成电击伤害。
实验一Nd3+:YAG激光器的安装与调试一、实验目的1、通过对Nd3+:Y AG激光器的安装与调试熟悉固体激光器的结构和工作原理。
2、学会调整光学谐振腔的基本方法。
3、要求将激光器调整到有最佳输出状态。
二、仪器设备YAG棒：φ6Х80mm 脉冲氙灯：φ6Х80mm 半反镜透过率：T=80%谐振腔长：500mm 储能电容：100μF 聚光腔：1个激光电源：1台水冷设备：一套光学平台及支架：一套黑相纸：若干红光LED指示光源光源：一支小孔光阑：一个三、实验原理1、固体激光器基本结构YAG 棒图1、固体激光器基本结构固体激光器主要由工作物质，激励源和光学谐振腔三部分组成，其结构如图1。
本实验用激光器，工作介质φ6×80mm，泵灯为脉冲氙灯，尺寸为φ7×80mm，聚光腔采用镀银金属腔。
聚光腔的作用是使光泵发出的光更有效地集中照射到工作物质上，从而提高激光器的总体效率。
基于纳秒激光的316L不锈钢直写微细沟槽实验研究吕宋;郭钟宁;周兵高;张会【摘要】针对在几十微米尺度下纳秒激光直写法制造微流道的问题,研究纳秒激光加工工艺参数与微流道宽度和深度的关系,利用光纤激光器在316L不锈钢上进行微流道直写实验研究,得到了激光功率、扫描速度、激光频率、激光重复次数与微流道尺寸形貌的关系.实验结果表明,当激光功率为16W,扫描速度200 mm/s,频率为40 kHz,脉冲宽度为30 ns时,实验结果最好,该参数为最佳激光工艺参数范围.同时,验证了小能量激光表面浅熔机理对沟槽底部抛光的可行性.【期刊名称】《机电工程技术》【年(卷),期】2017(046)004【总页数】7页(P41-47)【关键词】微通道;激光加工;纳秒激光;表面质量【作者】吕宋;郭钟宁;周兵高;张会【作者单位】广东工业大学,广东广州 510006;广东工业大学,广东广州 510006;广东工业大学,广东广州 510006;广东工业大学,广东广州 510006【正文语种】中文【中图分类】TG665微流控芯片是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程。
微流控芯片的生产多采用模塑成型或热压成型，因此在金属材料上加工微细沟槽成为了微流芯片模具加工的重要部分。
针对金属微沟槽、微通道的加工，国内外研究人员主要采用了微铣削加工[1-4]、滚压法[5]、微磨料空气射流加工[6-8]、电解加工[9-10]和激光加工[11-13]等多种加工方法进行加工。
微铣削加工时，虽然加工表面质量较好，但面临机械力导致加工刀具磨损报废、刀具尺寸大小限制等问题。
滚压法加工时，不存在微铣削加工中的毛刺飞边等现象，但面临板材变形的影响。
电解加工中，虽无刀具磨损问题，但由于沟槽非常微小，导致电极制备相对困难，故难以满足工业生产需求。
激光加工加工精度相对较高，且不受电极制备的限制，目前几十微米以下尺度的激光加工多采用飞秒激光加工，但飞秒激光设备非常昂贵，因此本文通过调整激光脉宽、扫描速度、扫描次数等参数，研究纳秒激光在316L不锈钢上加工微细沟槽的工艺参数。
激光冲击强化对TC17微观组织和表面硬度的影响侯果;朱颖;郭伟;范博文;黄帅【摘要】为了研究激光冲击次数和冲击能量对TC17钛合金微观组织和表面硬度的影响,采用不同的工艺参量对TC17钛合金进行了激光冲击强化处理.TC17钛合金在激光冲击后,表面形成了剧烈塑性变形和高密度位错,冲击过程中位错发生增殖、塞积、缠结等现象,单脉冲冲击形成的微凹坑的深度最大可达21.4μm;脉冲能量为5J、搭接冲击次数从1次增加到4次时,材料的表面硬度相比母材的增幅分别为8.3%,17.2%,24.3%和24.5%;5J和7J冲击1次时,表面硬度相比母材增幅分别达8.3%和14.2%.结果表明,随着冲击次数和脉冲能量的增加,TC17材料表面硬度随之增加,激光冲击强化使材料表面产生高密度位错,这是其表面硬度增加的关键原因.%To study the influence of laser shock peening number and pulse energy on microstructure and surface hardness of TC17 titanium alloy,TC17 titanium alloy samples were laser shock peened with different process parameters. The results show that severe plastic deformation anda great deal of high-density dislocations, such as proliferate, pile up and tangle, are generated in the material surface layer in the process. The maximum depth of micro-pits created by single pulse can be 21. 4μm. When pulse energy is 5J, and overlap impacts increase from 1 time to 4 times, the surface hardness of materials increases by 8. 3%, 17. 2%, 24. 3% and 24. 5% respectively, compared with parent metal. In the meantime, when overlap impact is 1 time, and pulse energy is 5J and 7J, the surface hardness increases by 8. 3% and 14. 2% respectively. The conclusion is that the surface hardness is enhanced with the increase of impacts and pulseenergy. High density dislocation on material surface by laser shock processing is the key reason for the increase of surface hardness.【期刊名称】《激光技术》【年(卷),期】2017(041)001【总页数】6页(P68-73)【关键词】激光技术;激光冲击强化;TC17钛合金;微观组织;表面硬度【作者】侯果;朱颖;郭伟;范博文;黄帅【作者单位】北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京100191;北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京100191;北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京100191;北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京100191;北京航空航天大学物理科学与核能工程学院,北京100191【正文语种】中文【中图分类】TG665钛合金具有密度小、比强度高、耐腐蚀性好和耐高温等一系列优点，其广泛应用于航空、航天、化工、电力等领域[1-2]，因此被称为“太空金属”和“海洋金属”。
实验一 氦氖激光系列实验一、实验内容：1、氦氖激光器的调节 2、氦氖激光器的输出功率 3、氦氖激光器发散角测量4、用共焦球面扫描干涉仪观察、分析、判断激光器的模式组成 二、实验仪器：氦氖激光器、调节板、谐振腔反射镜、半内腔氦氖激光器、激光功率指示仪、共焦扫描仪、示波器 三、实验原理及方法次为例）10/1010∑==i i P P其中：0P 为十次测量的平均值。
激光器功率漂移=η%100/0⨯∆P P 其中2/)(min max P P P -=∆固定输出镜，调至出光，旋转输出镜俯仰倾斜旋钮，结合功率计，将其输出调至最大。
打开激光器电源并预热20～30分钟，将激光器光束对准激光功率指示仪探头中心位置，每隔10分钟记录一次，测量氦氖激光器的输出功率随时间变化曲线。
3. 用刀口法可以测定光斑的大小和验证光斑的光强分布是高斯分布。
实验中使刀口平行于y 轴，沿垂直于x 轴方向移动当刀口缓慢推入光束时，设刀口挡住了a x ≤的所有点。
未被刀口挡住而通过的光功率P 用余误差函数表示为：)2(2),(0a Werfc P dxdy y x I P a==⎰⎰ 如果先用刀口把光束全部挡住，然后把刀口缓慢拉出时，未被刀口挡住而通过的光功率可用相应的误差函数表示。
)exp(),(2220σy x p y x I +-=)2(210σaerfc p p = 其中2/W =σ是数理统计中的标准偏差。
根据上式作出的归一化高斯分布和相对功率与刀口位置关系曲线如下图所示可以证明，相对功率为0.25和0.75的点分别位于高斯分布曲线极大值两侧，其距离σ6745.0=p e 。
所以从由实验得到的相对功率与刀口位置的关系曲线就可确定p e 的值。
算出σ值后就可计算P/0P 的理论值，进行曲线拟合。
如果拟合的好，就证明基横模光强是高斯分布。
用p e 的值可以计算光斑大小：)2(4826.1p e W = )2(7456.12/1p e D =如图所示，将刀口位于激光光斑边缘位置，并将功率计置于刀口后面来测量未被刀口挡住的激光光功率。
织构直径对45钢摩擦磨损性能的影响李亚军;孙乐民;逄显娟;牛一旭;张永振【摘要】用激光加工的方法在45钢表面加工4种直径分别为10μm、50μm、100μm、150μm的凹坑.以球-盘副在UMT-2型多功能摩擦磨损试验机上,考察凹坑直径在干摩擦和乏油条件下织构对45钢摩擦磨损性能的影响.研究结果表明:在干摩擦条件下,平均摩擦因数随着凹坑直径的增大先增大后减小,在50μm时最大,为0.67;在乏油条件下,凹坑直径10μm时平均摩擦因数为0.15,明显小于其他试样.两种条件下织构面与未织构面相比均表现出更好的耐磨性.与无织构试样相比,织构化试样的磨损率均降低,干摩擦条件下凹坑直径越大磨损率降低越明显,乏油条件下凹坑直径对磨损率影响复杂.【期刊名称】《河南科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(039)006【总页数】7页(P1-6,12)【关键词】45钢;激光织构化;摩擦磨损;直径【作者】李亚军;孙乐民;逄显娟;牛一旭;张永振【作者单位】河南科技大学高端轴承摩擦学技术与应用国家地方联合工程实验室,河南洛阳 471023;河南科技大学材料科学与工程学院,河南洛阳 471023;河南科技大学高端轴承摩擦学技术与应用国家地方联合工程实验室,河南洛阳 471023;河南科技大学材料科学与工程学院,河南洛阳 471023;河南科技大学高端轴承摩擦学技术与应用国家地方联合工程实验室,河南洛阳 471023;中国科学院兰州化学物理研究所,固体润滑国家重点实验室,甘肃兰州 730000;河南科技大学高端轴承摩擦学技术与应用国家地方联合工程实验室,河南洛阳 471023;河南科技大学高端轴承摩擦学技术与应用国家地方联合工程实验室,河南洛阳 471023【正文语种】中文【中图分类】TH117.10 引言文献[1]发现滚动轴承工件会出现乏油润滑现象，从而引起人们的广泛关注。
滚动轴承和齿轮的承载区域小，润滑油膜较薄[2]，并且其接触方式为点线接触，因此，高速运行中可能出现乏油润滑状态。
第四章激光微造型表面摩擦特性的实验研究4.1实验条件与试样参数介绍物体的摩擦性能主要指的是摩擦力(摩擦力矩)、承载能力、抗磨损能力等。
本章主要是实验结果进行分析，考察具有不同几何参数的规则微凹坑对表面摩擦特性的影响。
与第二章的模拟分析结果相对照，试图找到不同尺寸微凹坑对面接触摩擦副间摩擦性能的改变与表面功能形貌之间的联系，为表面功能形貌的分析与设计提供参考。
虽然规则凹坑只占摩擦副表面的很小一部分面积，但是由于凹坑微单元分布的规则性，承载区域内部的各个微单元附近的油膜厚度和压力分布会随着凹坑的大小及分布规律而变化，反映出来就是凹坑对表面摩擦特性的影响有一定的规律。
目前，过内外学者对这种规则凹坑表面的研究主要考虑以下几个参数：凹坑深度、凹坑直径、凹坑的深径比、凹坑间距和凹坑的表面积占有率。
这些参数不是独立的，例如知道凹坑直径和凹坑深度就可以算出凹坑的深径比。
由于加工与检测仪器的功能和精度有限，本次实验主要考察凹坑直径和凹坑间距对缸套表面摩擦学性能的影响。
由于对比实验时缸套试样表面加工的凹坑比较浅，磨损实验结束后，表面的规则凹坑已经变的非常的模糊，不便于观察和测量。
比较实验时使用的激光加工功率为9瓦，是对比实验的3倍。
试样的具体参数如表4-1所示，凹坑直径加工了4个系列，每个系列加工5种凹坑间距，总共20个试样。
为了保证结果的准确性，选择十个不同参数的试样作了重复实验。
表4-1比较实验的激光微结构参数本次实验的条件和操作过程与对比实验时的基本一样，有两个地方需要说明：一是载荷的变化，由对比实验结果所画出的曲线可以看出，各个尺寸的凹坑表面在摩擦学特性上区别不是很明显。
本次实验严格了操作和外界温度情况，在实验进行的最后70分钟将载荷增加到350牛顿，使得实验结果的差别更加明显。
二是增加了摩擦力的测量，采用前面所述的检测设备，直接保存了摩擦力曲线和对应的数值，使得实验结果更加成分。
4.2对表面形貌的影响为了考察凹坑对表面摩擦性能的影响与表面形貌变化之间的联系，对实验前后的规则凹坑缸套表面进行了形貌测量和凹坑区域附近的图像信息采集。
获得的表面形貌数据可用来评定激光微加工质量的优劣及为控制加工过程提供借鉴,为表面形貌的设计积累经验。
4.2.1 轮廓形状的影响规则凹坑对表面摩擦学性能的影响，可以通过比较不同尺寸凹坑之间的摩擦学实验数据得到。
但是，表面相貌的变化，特别是轮廓参数的变化更能从微观层面解释摩擦学特性改善的原因，对于表面功能形貌的设计和生产应用，有更加深刻的意义。
图4-1显示的是凹坑直径为400微米时，几种不同凹坑间距表面实验后的轮廓对比图，每副图的左边是实验后的凹坑截面轮廓图，右边是实验前的截面轮廓图。
从图中可以看出，实验前的凹坑四周存在突起的毛刺，这是由激光加工的热效应产生的。
虽然实验之前进行过表面手工打磨处理，但是试样的凹坑直径比较大，激光微加工相当于在表面进行激光表面淬火，突起部分的硬度明显高于原始缸套表面的硬度。
有研究也表明，表面“毛刺”对磨损过程的影响不大，为了减少手工打磨对原始缸套表面相貌的影响，“毛刺”没有彻底的清除掉。
通过图4-1显示的磨损实验前后的截面图对比可以看出，实验之后凹坑周围的突起已经消失，凹坑与凹坑之间的连接部分也变的比较光滑，规则凹坑的深度有所减小。
（a ）凹坑间距为500微米的表面实验后的轮廓对比图（b ）凹坑间距为600微米的表面实验后的轮廓对比图4.2.2 整个结构化区域的影响摩擦副表面微观结构信息，可以通过多种测量方法得到。
图4-1是采用接触式表面轮廓仪测量的，能够很好的反映磨损实验之后，摩擦副发向的参数变化。
但是，由于测量的范围很小，这种传统测量方法得到的表面信息有限。
传统的表征表面几何形貌的参数通常都是基于数理统计学方法得出的, 然而这些参数强烈的依赖于测量长度和取样长度，没有唯一性, 从而导致以此建立的各种研究模型不能很好地反映工程实际。
为了从宏观上更加直接的了解摩擦副表面形貌的变化，必须进行范围更大的表面信息的获取。
目前，对摩擦副表面二维显微图像的采集和表面三维测量是获得大范围表面信息的有效途径。
图4-2显示的是凹坑直径为400微米时几种表面实验后的图像对比，从图中可以看出，表面形貌的变化比较复杂。
图4-2(a)中的变化比较小；图4-2(b)的表面出现了明显的“抛光”现象，凹坑之间的连接区（d ）凹坑间距为800微米的表面实验后的轮廓对比图（c ）凹坑间距为700微米的表面实验后的轮廓对比图（e ）凹坑间距为900微米的表面实验后的轮廓对比图 图4-1凹坑直径为400微米时几种表面实验后的轮廓对比图域变的非常的光滑；图4-2(c)的凹坑周围有轻微磨损的痕迹；图4-2(d)和图4-2(e)中，凹坑表面有明显的磨痕。
（a）凹坑间距为500微米的表面实验后的图像对比（b）凹坑间距为600微米的表面实验后的图像对比（c ）凹坑间距为700微米的表面实验后的图像对比（d）凹坑间距为800微米的表面实验后的图像对比（e）凹坑间距为900微米的表面实验后的图像对比200微米200微米200微米200微米200微米200微米200微米200微米200微米200微米图4-2凹坑直径为400微米时几种表面实验后的图像对比4.2.2 未激光结构化部分的影响缸套止点位置激光微结构化后，不仅改变了缸套表面的形貌，也改变了活塞环的接触形式。
由于活塞环表面非常小，不便于直接研究，本节通过对比未激光结构化部分的形貌变化来研究摩擦副的相互影响。
图4-3和图4-4显示的是凹坑直径分别为100微米和300微米时未激光结构化部分的磨损照片。
从图中可以看出，激光微凹坑结构化后，活塞环与缸套的接触明显改变。
在微凹坑轴向共线的区域，表面形貌保持的非常完整。
凹坑直径一定时，凹坑间距增加，图中亮的条状区域之间的间距也增加；凹坑直径大时，亮的条状区域也较宽。
接触区域的不均匀，使得活塞环表面出现间隔明显的槽，增加了活塞环的磨损。
(a) 凹坑间距为200微米 （b ）凹坑间距为300微米(c) 凹坑间距为400微米 （d ）凹坑间距为500微米 （e ）凹坑间距为600微米 图4-3凹坑直径为100微米时未激光结构化部分的磨损图像(a) 凹坑间距为500微米 （b ）凹坑间距为600微米(c) 凹坑间距为700微米 （d ）凹坑间距为800微米 （e ）凹坑间距为900微米 图4-4凹坑直径为300微米时未激光结构化部分的磨损图像试样温度℃磨损时间/min 环境温度℃磨损时间/min(a) 试样温度随磨损时间的变化 (b) 环境温度随磨损时间的变化图4-5凹坑直径为100微米时的温度变化图4.3摩擦温升4.3.1不同凹坑尺寸对试样温升的影响温度对润滑油的润滑特性以及添加剂特定功能的发挥、摩擦副材料的组织与性能均有重要影响。
由于润滑油的粘温效应，温度的大小及变化的幅度对润滑油的粘度及寿命有着密切的影响，进而影响摩擦副区域内凹坑周围的油膜压力分布和承载能力。
在较低温度时，摩擦面的润滑油粘度较高，摩擦面间油膜较厚，油膜剪切力较大，因而摩擦力矩较大；随着摩擦面温度升高，润滑油粘度降低，摩擦面间润滑膜变薄，油膜剪切力减小，由油膜剪切力产生的摩擦力矩减小。
此外，润滑表面由于温升而产生的热变形使间隙形状改变，从而影响润滑油的润滑性能。
摩擦热引起的温度过高还可能引起润滑剂失效和表面磨损。
为了保证不同摩擦副表面的实验结果之间的区别比较明显，润滑油在整个实验过程中不会因为温度过高而失效，本次实验将最终载荷确定为350牛顿。
实验过程中主要记录了试样温度和环境温度，根据实验结果画出的稳定磨损过程的温度曲线如下图所示。
磨损时间/min试样温度℃环境温度℃磨损时间/min(a) 试样温度随磨损时间的变化 (b) 环境温度随磨损时间的变化图4-6 凹坑直径为200微米时的温度变化图从图4-3到图4-6的温度曲线可以看出，稳定磨损时，载荷增加后温度都有明显的上升，不同凹坑尺寸表面的温度上升趋势相同。
当凹坑直径一定时，试样的温升与凹坑的间距成反比，既凹坑间距越小，稳定磨损时的试样温度越高。
摩擦副的环境温度变化与试样的温度变化有相似的趋势。
4.3.2不同凹坑尺寸对试样温升的影响前面讨论了凹坑直径一定，凹坑间距变化时，环境温度和试样温度变化的情况，得出的试样温度和环境温度的变化与凹坑间距的变化一致。
为了从多方面考察凹坑尺寸对摩擦副温升的影响，本小节主要考察凹坑间距一定时，摩擦副温升与凹坑直径之间的关系。
图4-7显示的是在凹坑间距为500微米的情况下，试样温度和环境温度随磨磨损时间/min环境温度℃试样温度℃磨损时间/min试样温度℃磨损时间/min 磨损时间/min(a) 试样温度随磨损时间的变化 (b) 环境温度随磨损时间的变化图4-8凹坑直径为400微米时的温度变化图损时间的变化。
从图中可以看出，温度曲线的变化趋势比较一致，凹坑直径为100微米的表面试样温度和环境温度都明显低于其它尺寸的对应温度。
温度的变化与凹坑直径一定时的规律一致，即凹坑间距一定时，试样温度和环境温度随凹坑直径的增加而增加。
从图4-8可以看出，凹坑间距为600微米时，得出的结果与凹坑间距为500微米时得出的结果完全一致。
4.4摩擦系数摩擦系数是评价润滑接触副摩擦性能的重要参数，研究摩擦系数的变化及其影响因素，以便控制摩擦过程和降低摩擦损耗，是一项具有普遍意义的课题。
摩擦系数是摩擦副系统的综合特性，受到滑动过程中各种因素的影响。
凹坑直径、深度与间距大小直接影响着试件表面的粗糙度和表面结构，随着凹坑参数的变化表面摩擦过程中的摩擦系数也会相应地发生变化。
完全干摩擦状态下规则凹坑的存在会造成摩擦副间实际接触区域内磨损时间/min试样温度℃磨损时间/min环境温度℃(a) 试样温度随磨损时间的变化 (b) 环境温度随磨损时间的变化图4-10凹坑直径为600微米时的温度变化图磨损时间/min 试样温度℃磨损时间/min环境温度℃(a) 试样温度随磨损时间的变化 (b) 环境温度随磨损时间的变化图4-9凹坑间距为500微米时的温度变化图真实接触面积与塑性接触面积的变化，可能使真实接触面积减小，粗糙峰所承受的单位载荷变大，粗糙峰塑性变形程度变大，从而引起摩擦系数的变大。
在流体润滑状态下，凹坑周围会产生流体动压润滑现象，流体动压润滑的主要特点是依靠运动副两个滑动表面的几何形状，在运动时形成一层收敛形流体楔，形成足够的承载压力膜，从而将表面分开减少表面的摩擦和磨损。
当摩擦副之间发生相对运动时，试样表面的微坑周围形成收敛的流体润滑膜，每个凹坑都像一个微动力滑动轴承，在坑的周围和上方产生流体动压力，即微轴承效应。
这时规则凹坑的存在可能会对摩擦副的摩擦系数产生两种完全相反的影响：一种可能是由于润滑油膜的变厚，接触面被更好的分离开来，粗糙峰间集中相互作用减小，因此使摩擦系数降低；另一种可能是微坑引起紊流（湍流损失），增加了流动阻力，从而使摩擦系数变大。
