张宇老师课题组在《Tribology International》（中科院SCI一区，IF=6.2）发表题为“激光诱导齿面微结构增强润滑性能”的研究论文。
张宇老师课题组采用激光表面纹理技术，选择常用齿轮钢20CrMnTi作为实验材料，研究通过静态接触角、表面粗糙度、油滴扩散速度及扩散方向性分析、油液垂直爬升距离、油滴滑动行为分析以及静态接触角热稳定性分析等实验测试结果表征亲油性能，对比分析不同激光加工参数（纹理间距和激光扫描速度）对亲油性能的影响。选择一组最优加工参数与未加工试样进行摩擦磨损实验，对比分析其表面磨损特征。最后，将最优加工参数应用于直齿圆柱齿轮上，在齿轮传动实验台上对比分析激光表面纹理齿轮与未加工齿轮的摩擦磨损性能。
图1 激光加工表面纹理：(a) 试样制备示意图, (b)试样表面SEM图, (c)试样表面3D形貌图, (d)试样表面轮廓曲线图
图2 润滑油铺展行为试验：(a) 铺展试验示意图, 激光扫描间距分别为(b) 10 μm, (c) 20 μm, (d) 30 μm, (e) 40 μm, and (f) 50 μm 时的润滑油铺展面积曲线
油滴的铺展行为是材料亲油性的一个重要指标，通过测量在单位时间内的油滴铺展所覆盖的面积来评估材料表面亲油性好坏，油滴铺展面积越大表示表面亲油性越好，反之则表明亲油性较差。通过润滑油铺展行为、接触角等试验获得了最佳激光加工参数。
图3 试样摩擦磨损性能试验：(a)摩擦试验示意图, (b)试样磨损质量, (c)试样摩擦系数曲线图, (d)试样磨损轮廓曲线, (e)试样磨损表面轮廓
摩擦磨损试样的结果表面，未激光表面纹理试样与最优试样相比，磨损深度分别为52.6463 μm和28.7835 μm，两者相比磨损深度降低了45.33%。两者的磨损质量分别为17.2 mg 和10.8 mg，最优试样的磨损质量相比与未激光加工试样下降了37.21%。说明激光表面纹理可以增加材料表面的亲油性，使其表面表现出最大的吸附力，增加了油膜厚度，改善了润滑条件，从而显著提升了材料表面的摩擦磨损性能。
根据获得的最优激光加工参数，在小轮齿面制备了激光表面纹理，并进行油温和齿轮传动效率测试试验，结果表明激光表面纹理的齿轮与未激光加工的齿轮相比，传动效率增加4%左右，油温降低了8.5%左右，明显改善了齿轮副的传动性能。（图文/张宇 审核/文韬）
