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固体-液体复合润滑技术是通过利用固体润滑材料与液体润滑材料间的协同效应,来提高润滑效果,改善极端工况下材料摩擦磨损的一种重要手段。目前,润滑油添加剂的设计都是基于与金属表面的相互作用,与碳基薄膜不匹配,且多为硫磷化合物污染环境。因此设计合成不含硫磷基团,同时又能与碳基薄膜有良好匹配性的环境友好型添加剂成为解决碳基薄膜固-液复合润滑系统的关键问题。利用金属纳米微粒既可以与碳基薄膜产生强的物化作用以及可与金属形成紧密结合的特性;采用无硫磷基团修饰的金属纳米微粒作为碳基薄膜固-液复合润滑系统的添加剂具有巨大潜力。为研发针对碳基薄膜固-液复合润滑体系的环境友好型添加剂提供一条新途径,为金属纳米微粒对碳基薄膜固-液复合润滑体系润滑、磨损机制的研究提供有效的理论依据。主要研究结果如下:(1)利用NP-V纳米粉体宏量生产设备制备出具有球形度高、颗粒之间单分散、无团聚的金属Cu纳米微粒,并将金属Cu纳米颗粒添加至基础油PAO6获得稳定分散的纳米润滑剂。(2)Cu纳米微粒作为基础油添加剂在钢/钢、钢/DLC和钢/WC-DLC配副体系中均体现出优异的摩擦学性能,特别是在碳基薄膜固-液复合润滑体系中表现良好的协同润滑效应,摩擦磨损显著降低,摩擦系数降低8.7%~32.6%,磨损率降低幅度达75.9%~83.7%。(3)钢/钢配副体系中Cu纳米颗粒添加剂通过物理吸附层和“微轴承”机制;金属Cu纳米微粒在钢/DLC、钢WC-DLC配副作用机制主要依赖于纳米微粒的纳米轴承和纳米填充等物理效应,与Cu纳米微粒的剪切成膜关联不大。其中,金属Cu纳米微粒与碳基薄膜表面的抛光行为是纳米微粒的纳米轴承机制得以充分发挥的关键。(4)通过表面活性剂改善Cu纳米微粒的分散稳定性以及与碳基薄膜固体润滑材料的匹配性,能进一步改善Cu纳米微粒与碳基薄膜的协同润滑作用。油酸复合Cu纳米微粒在钢/DLC、钢/WC-DLC配副体系协同润滑性能最佳,能够显著降低摩擦副磨损率,分别降低88.9%和97.1%。酯类化合物在摩擦过程中发生摩擦化学反应生成的金属皂化反应层具有更强的抵抗磨损的能力,因此钢/DLC配副、钢/WC-DLC配副在酯类化合物复合Cu纳米微粒油中均具有较低磨损,而酯类化合物在WC-DLC表面的强吸附作用使得钢/WC-DLC配副在油酸化合物复合Cu纳米微粒表现出更低磨损率。