机械系统内零部件之间的摩擦磨损是影响服役性能和使用寿命的重要因素。据统计全球约有1/3的能源消耗于各种类型磨损,有超过80%的机械故障源自摩擦损耗。因此,采取合适方法实现降摩减损,对于节约能源、提高设备工作效率和使用寿命等均具有重要意义。在摩擦副表面形成阵列微结构能够有效改善表面摩擦学特性,是一种提升表面耐磨损性能行之有效的途径。激光冲击表面微造型是近年来提出的一种新型表面微结构成形工艺,由于激光具备可控性好、能量密集、柔性好等优点,使该工艺具有独特技术优势。超细晶材料因其特殊的微观组织结构而表现出优异的综合力学性能,是一类极具应用前景的工程材料。然而由于超细晶材料强度高、变形抗力大,导致现有工艺方法在超细晶材料表面制备阵列微结构存在一定困难。针对上述问题,本文采取有限元分析和工艺实验相结合的研究方法,利用激光冲击波效应在超细晶纯铜表面制备阵列微结构,分析并揭示超细晶纯铜在激光冲击作用下的变形行为。主要研究工作及结论如下:（1）设计和加工了等通道转角挤压（Equal channel angular pressing,ECAP）模具,开展了多道次ECAP工艺制备超细晶纯铜材料,并对多道次挤出试样进行了结构和性能表征,获得了不同挤压道次下纯铜微观组织结构演变和显微硬度变化规律。通过本文设计的ECAP模具及挤压工艺方案,最终成功制备出平均晶粒尺寸小于1μm、分布均匀的超细晶纯铜。（2）针对粗晶和超细晶纯铜,分别开展了准静态压缩和分离式霍普金森压杆试验,获得了 Johnson-Cook本构方程中的材料参数,为后续开展激光冲击表面微造型有限元分析提供了材料力学性能数据。通过对比两种显微结构材料在力学性能上的差异,发现超细晶纯铜力学性能显著高于粗晶纯铜,而其应变硬化效应弱于粗晶纯铜;粗晶和超细晶纯铜的流动应力均随应变速率增大而提高,但粗晶纯铜对应变速率的变化更为敏感。（3）建立了激光冲击表面微造型有限元模型,解决了模型建立的关键技术。利用验证过的有限元模型研究了超细晶纯铜在激光冲击波作用下表层材料塑性变形过程、应力场和应变场演变规律、应力波传播行为、绝热温升等。结果表明:超细晶纯铜激光冲击获得的微坑深度先是不断增大,达到峰值后发生回弹变形,微坑深度将减小,并最终达到一个稳定值。在微坑边缘形成了“火山口”形突起,突起高度不断增大直至达到饱和。由冲击波在传播过程中对材料的压缩作用引起的温升,以及由材料在高应变速率下发生塑性变形引起的温升均较小,不会影响材料在激光冲击表面微造型中的变形行为。（4）选取激光冲击次数、激光能量和激光光斑直径三个工艺参数,对粗晶和超细晶纯铜开展了激光冲击表面微造型实验,分析了两种材料在激光冲击波作用下形成的微坑表面形貌和显微硬度特点,对比了两种材料在变形行为方面的差异。研究发现:粗晶和超细晶纯铜激光冲击获得的微坑底面平均深度随激光冲击次数和激光能量增大而增加;随着激光光斑直径减小,两种材料微坑深度首先增大;当直径减小到一定尺寸后,由于等离子体屏蔽效应出现,粗晶纯铜微坑平均深度保持不变,而超细晶纯铜微坑平均深度稍有降低。当改变激光冲击次数、激光能量和激光光斑直径时,粗晶纯铜的显微硬度均随着微坑深度增大表现出先减小后趋于稳定的趋势,而超细晶纯铜显微硬度分布总体较为稳定。