固体表面微织构因其能有效改善表面摩擦磨损、耐腐蚀、润湿性能等,被广泛应用于各行各业中。而激光表面微织构技术结合了激光加工方法的高效、高精度、污染小等优点,成为当今微织构加工最热门的方法之一。目前,大部分使用短脉冲或超短脉冲激光加工表面微织构,虽然加工质量高,但加工效率较低、成本较高且对控制系统和工作环境也有较高要求。而长脉冲激光传播过程能量损失较小,具有作用时间长及高能耦合效率等优点,同时避免等离子体屏蔽效应及其冲击波伴生现象和自聚焦现象的影响。因此,使用长脉冲激光加工表面微织构的研究具有一定的意义。在激光表面微织构研究方面,大部分都是对微织构性能应用方面的研究,对微织构形成形貌的讨论研究相对较少,尤其是对具有凸包形貌的织构。而凸包形貌的织构大部分是通过多次步骤得到的,缺乏与使用激光表面微织构技术一次性加工微凸包有关的信息。对表面微织构润湿性的研究中,广泛得知润湿性受表面自由能和表面粗糙程度的影响,但对织构形貌和几何分布情况对润湿性的影响方面的研究相对较少。因此,本文以长脉冲激光表面微织构为研究对象,针对激光加工参数对不同织构的形成形貌的影响进行研究,并通过不同的加工参数得到不同的表面织构区域,检测其表面润湿性,进行相关讨论和分析。论文的主要研究内容包括:1)长脉冲激光加工试验装置的构建。鉴于长脉冲激光加工的优点,运用实验室已有的IPG公司生产的型号为YLR-200-AC的连续光纤激光器,使其工作在调制模式下,发出长脉冲激光。自主搭建了基于长脉冲激光加工表面微织构的试验工作台。试验台由激光系统、光路系统、机械系统、控制系统组成。在计算机操作系统界面,进行相应程序编写,即可按试验设计进行长脉冲激光表面微织构的加工试验,其便于操作和控制。为后期对长脉冲激光表面微织构的加工和研究奠定了重要基础。2)单脉冲激光表面微织构的加工试验研究。选用应用较广泛,性能相对较好的304L不锈钢为加工工件,在其表面进行不同形貌的单个微织构的加工工艺试验。通过改变激光加工参数(激光脉冲宽度τ、激光输出功率户),加工出具有不同几何形貌的凹坑和凸包微织构。研究激光加工参数(激光脉冲宽度τ、激光输出功率P、脉冲能量E)对单脉冲形成的微织构形貌的影响规律,并对不同形貌织构的形成作了相关讨论和分析。结果表明:小脉宽、大功率适合加工凹坑;大脉宽、较小功率适合加工凸包。加工凸包的脉冲能量远大于加工凹坑的脉冲能量。功率对凸包外形的影响比脉宽的影响相对较大。另外,还得出较高的激光功率与较短的脉冲宽度产生瞬间较高的温度,利于微织构的形成,但随着脉冲能量的增大,这种效果越来越不明显。若脉冲能量E相同,对于凹坑,脉宽越小加工出凹坑深度和直径就越大;对于凸包,当恒定激光能量小于5.5mJ时,较大的功率利于产生凸包,功率越大加工出的凸包直径和高度越大。但随着脉冲能量的增加,在脉冲能量E相同情况下,不同功率加工出的凸包外形尺寸差异越来越小。当脉冲能量达到到7.2mJ左右时,不同功率情况下,加工出的凸包形貌几乎没有差别。本次试验分别得到的能加工出具有理想外形的凹坑和凸包的激光加工参数,为后期连续脉冲激光加工微织构区域的试验提供了重要依据。3)连续脉冲激光表面微织构的加工试验研究。改变加工参数(激光输出功率P、激光扫描速度V、激光扫描横向间距c),采用连续脉冲激光在304L不锈钢表面分别加工出规则排列分布的凹槽区域和凸包区域。证明了激光表面微织构技术是加工具有高度重复性和均匀性的凹槽及凸包区域织构的有效方法,且控制精度较高。验证了自主搭建的基于长脉冲激光加工表面微织构试验装置能够按设计好的尺寸参数,直接一次性加工出外形比较理想的表面微织构。详细分析了加工参数对微织构区域形貌的分布情况和微织构区域表面粗糙度Sa的影响规律。结果表明,扫描横向间距c对织构区域表面粗糙度Sa的影响最大,功率P影响次之,扫描速度V对Sa的影响最小。同时,也为后期微织构区域润湿性能的改变与否作参考依据。4)激光表面微织构对润湿性能的影响。通过对不同加工参数得到的微织构区域与水滴的接触角的检测,分别讨论、对比和研究了氟硅烷溶液处理前后,未加工区域和表面微织构加工区域润湿性能的变化情况,以及氟硅烷溶液处理前后,加工参数(激光输出功率P、激光扫描速度V、激光扫描横向间距c)对304L不锈钢工件表面润湿性能的影响规律。结果表明:激光表面微织构加工过的304L不锈钢表面比未经加工过的区域表面亲水性能要强。但经过氟硅烷处理后,表面呈疏水性,且激光微织构加工过的表面比未加工的表面疏水性能更强。激光微织构处理过的表面粗糙度越大,润湿性性能越强。可用Wenzel润湿性模型来解释:当表面亲水时,表面越粗糙,亲水性越好;当表面疏水时,表面越粗糙,疏水性越好。另外还发现,表面粗糙度、表面微织构形貌和表面微织构几何分布情况共同决定了激光表面微织构的润湿性能。