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碳膜具有高承载、低摩擦磨损等优势,使得以碳膜为基础的固液复合润滑体系在未来的航空和汽车等领域有着极高的应用价值。为了解决现有添加剂与碳膜匹配不佳问题,本论文将纳米添加剂引入固液复合润滑系统,选取在金属基润滑系统中表现出优异的减摩抗磨性的Cu纳米微粒作为润滑添加剂,系统研究碳膜机械性能、系统基础油类型以及纳米添加剂表面修饰剂类型对纳米铜添加剂在系统中摩擦性能的影响,探究纳米添加剂在碳膜固液复合润滑系统中的润滑机制。开展了以下三方面工作,并得出相应的结论。1、碳膜机械性能对Cu纳米颗粒对在固液复合润滑系统中摩擦行为的影响不同硬度的碳膜(纯碳膜、掺Si碳膜、掺A1碳膜、掺H碳膜)与纳米Cu颗粒(NPCuDDP)组成一系列聚α烯烃(PAO)作为基础油的固液复合润滑系统,研究纳米铜添加剂(NPCuDDP)在系统中的摩擦性能,并与传统小分子添加剂二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)进行了比较性研究。考察碳膜机械性能对Cu纳米颗粒在整个固液复合润滑系统中边界润滑区域的摩擦行为的影响。结果表明:随着碳膜硬度的降低,ZDDP无法由机械诱导在碳膜上形成连续摩擦反应膜,导致碳膜磨损增大。纳米铜添加剂利用纳米微粒的高活性特点可以无选择性地在不同硬度碳膜表面形成低剪切强度的铜的摩擦膜,使得不同碳膜组成的固液复合润滑体系中均表现出了优异的减摩抗磨性,摩擦系数比基础油降低了 9%～19%,比ZDDP降低了 22%～42%;磨损率相对基础油降低了 93.2%～99.8%,相对ZDDP降低了 87%～94%。2、基础油对Cu纳米颗粒在固液复合润滑系统中摩擦行为的影响不同硬度的碳膜(纯碳膜、掺Si碳膜、掺A1碳膜、掺H碳膜)与纳米Cu颗粒极组成一系列由不同基础油聚α烯烃(PAO)和葵二酸异辛酯(DIOS)组成固液复合润滑系统,研究纳米铜添加剂(NPCuDDP)在系统中的摩擦性能,并与传统小分子添加剂二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)进行了比较性研究。考察基础油对Cu纳米颗粒在整个固液复合润滑系统中边界润滑区域的摩擦行为的影响。结果表明:在DIOS与不同硬度碳膜组成的系统中,纳米铜添加剂的减摩效应被大幅度抑制,在减摩方面表现出强烈的化学环境敏感性。但在两种基础油中的抗磨效果均非常优异,相对基础油PAO降低了 93.2%～99.8%,相对基础油DIOS降低了 90.4%～98.6%。ZDDP无化学环境敏感性,在两种基础油中减摩抗磨行为均一致,但无论在PAO中还是DIOS中性能远远低于纳米Cu颗粒(相比于ZDDP,纳米铜在PAO中COF降低了 13.8%～36%,磨损率降低了 94%～96%;在DIOS中COF降低了 10%～19%,磨损率降低了 92%～96%)。3、不同修饰剂对Cu纳米颗粒作为润滑添加剂摩擦行为的影响不同硬度的碳膜(纯碳膜、掺Si碳膜、掺A1碳膜、掺H碳膜)与两种修饰剂修饰的纳米铜(NPCuDTC和NPCuDDP)组成一系列固液复合润滑系统,考察修饰剂不同对添加剂在固液复合润滑系统中边界润滑区域的摩擦行为的影响。结果表明:NPCuDTC作为润滑添加剂在两种基础油PAO和DIOS中减摩抗磨效果表现一致,但减摩抗磨性能均不如NPCuDDP作为润滑添加剂。(相比于NPCuDT,NPCuDDP在PAO中COF降低了 7%～18.3%,在DIOS中降低了 6%～12.6%;磨损率在PAO中降低了 40%～70%,在DIOS中降低了 40%～80%)。NPCuDDP与NPCuDTC的官能团的不同使得复合的Cu纳米微粒跟摩擦副的吸附方式不同,导致两者的减摩抗磨性表现差异。