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降低金属间摩擦磨损，可以大幅度提高工程系统能源效率，一直以来是摩擦学工作者不懈追求的目标。近十几年来，由于具有很高的强度与硬度，纳米结构金属的摩擦磨损性能引起研究者的高度重视和广泛研究。然而，目前纳米结构金属的摩擦学研究主要集中于不同试验条件下磨损性能的评价，结果差异较大，对其深层次的磨损机制缺乏认识，尚没有建立起其磨损性能与磨痕亚表层微观结构之间的关系。此外，对于均匀纳米结构金属材料，很难观察到摩擦系数大幅度下降的现象。究其原因是纳米金属材料强塑性倒置关系（强度高，塑性差），摩擦过程中，其有限的塑性变形能力使表面容易发生应变局域化。显然，均匀纳米结构金属很难真正意义上实现降低摩擦磨损。 鉴于此，我们系统研究了干摩擦条件下，不同Al含量(0-2.2 wt.％)Cu-Al合金的磨损性能以及磨痕亚表层结构。通过添加Al元素或者预变形引入纳米结构改变亚表层再结晶(DRX)动力学，揭示了亚表层DRX结构对Cu-Al合金耐磨性的影响及其相关磨损机制。此外，通过表面机械碾压处理(SMGT)制备梯度纳米结构Cu及Cu-Ag合金，对比相应粗晶(CG)及纳米晶(NG)样品，系统研究其在不同试验条件下的摩擦学行为，表面形貌以及亚表层微观结构演化。深入理解了梯度纳米结构对Cu及Cu-Ag合金摩擦学行为及磨损机制的影响。得出以下主要结论: 1.Cu-Al合金的磨损性能与磨痕亚表层DRX结构之间的关系: (1)当Al含量低于0.5 wt.％时，Cu-Al合金样品磨损量随着Al含量增加而减小;当Al含量高于0.5 wt.％时，磨损量随着Al含量增加而增大。不同Cu-Al合金样品磨痕亚表层结构均由最表层的纳米机械混合层(NML)与相邻的动态再结晶(DRX)层组成。 (2)随着Al含量增加，DRX晶粒尺寸明显减小。当DRX晶粒尺寸大于0.7μm时，Cu-Al合金磨损机制由NML开裂与剥落控制。而当DRX晶粒尺寸小于0.7μm时，裂纹主要萌生于DRX层，同时DRX层的快速开裂与剥落转变为主导的磨损机制。这种磨损机制的转变恰好与样品磨损量与DRX晶粒尺寸之间的定量关系相一致。Cu-Al合金中最佳耐磨性样品亚表层DRX晶粒尺寸为0.7μm。 (3)通过动态塑性变形技术以及后续退火处理，有效控制Cu-2.2％Al样品磨痕亚表层动态再结晶结构，DRX晶粒尺寸由0.28μm增大至0.62μm，其磨损量大幅下降。耐磨性提高主要归因于Cu-Al合金中磨损机制的转变:随着DRX晶粒尺寸增大，脆性动态再结晶层的开裂与剥落转变为最表层纳米机械混合层的开裂。控制亚表层动态再结晶结构为提高Cu-Al合金耐磨性提供了一种新途径。 2.梯度纳米结构对Cu及Cu-5％Ag合金摩擦学行为的影响: (1)梯度纳米结构Cu-5％Ag合金在高载荷干摩擦过程中，摩擦系数(COF)大幅度降低，由粗晶样品0.64降至0.29。在载荷50 N下，GNG样品随着滑动周次的增加，COF保持不变，稳定在0.29左右，甚至超过30000周次。梯度纳米结构同样可以大幅度降低纯Cu摩擦系数，由粗晶样品0.75降至0.37。 (2)CG及NG Cu-Ag样品在摩擦过程中发生表面粗糙化现象，单次滑动表面形成很多细小类似裂纹和堆积的特征形貌。重复加载后，最表层形成厚度约为几微米，由Cu2O以及Cu组成的超细纳米结构脆性摩擦层，该层极易剥落，导致粗糙度进一步增加。不同于CG和NG样品，无论是单次滑动还是重复加载，GNG样品表面未观察到裂纹和堆积，始终保持光滑。最表层0.5μm内NG结构平均晶粒尺寸为30 nm，未检测出Cu2O及其它相。0.5～2μm深度范围内，发生晶粒长大现象，其塑性变形机制由机械驱动的晶界迁移过程主导。在30000周次高载荷滑动过程中，GNG结构抵抗塑性变形时，表现出高的稳定性，可以有效抑制表面粗糙化以及脆性摩擦层的形成，这是GNG结构获得低摩擦系数的根本原因。 (3)GNG Cu-Ag及Cu样品耐磨性相对于其CG及NG样品均大幅提高，其中相对于CG提高一个数量级。这主要归因于GNG结构大幅降低摩擦系数以及稳定的GNG结构抑制应变局域化。梯度纳米结构的引入真正意义上实现了降低Cu及Cu-Ag合金的摩擦磨损。