航空航天技术的快速发展,对惯性导航与制导系统提出了更加严格的要求,动压马达作为惯性导航与制导系统的核心器件,其可靠性和启停寿命是整个惯性导航与制导系统正常工作的重要保证。由于动压马达工作转速较高,在启停过程中表面磨损难以避免,磨损是造成其启动困难的主要因素。新型纳米材料石墨烯具有稳定的片层状结构和优异的力学性能,研究表明石墨烯作为润滑材料能显著降低摩擦磨损。因此,研究量化可控的动压马达零件表面石墨烯边界润滑膜涂膜工艺,以减小动压马达的磨损具有重要的意义。本文的主要研究工作包括:基于分子动力学方法,结合Lennard-Jones势、AIREBO势、二代REBO势,利用LAMMPS软件结合Materials Studio软件建立石墨烯润滑机理仿真模型,模拟石墨烯材料对动压马达类金刚石(Diamond Like Carbon,DLC)基底摩擦特性的影响,在理论上分析采用石墨烯减小DLC基底摩擦磨损的可行性;并分析石墨烯层数、正向载荷、划擦速度等参数对石墨烯润滑膜摩擦性能的影响规律。为实现石墨烯润滑膜的自动化定量涂覆,研制一台均化涂膜设备。针对典型动压马达零件,规划均化涂膜轨迹;利用SolidWorks软件设计均化涂膜设备的关键零部件和整体结构方案,并确定主要零件的参数;基于IMAC-FX运动控制器设计均化涂膜设备的控制系统,搭建控制系统硬件平台;基于设备涂膜加工需求模块化地规划控制软件的功能,应用VS 2010软件开发系统控制软件;利用雷尼绍ML10激光干涉仪和电感测微仪,对系统进行动静态测试,验证了本课题研制的均化涂膜设备达到了设计要求。为实现量化可控的涂膜工艺,制定石墨烯润滑膜涂膜工艺路线,并利用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)、原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM)、UMT-3摩擦磨损试验机等检测设备对涂膜后DLC基底上的石墨烯膜进行检测与表征,验证了量化可控的涂膜工艺路线可行。通过涂膜工艺正交实验及极差、方差分析,获得主要工艺参数对石墨烯润滑膜摩擦系数的影响规律,进一步优化石墨烯润滑膜涂膜工艺,为减小动压马达零件的摩擦磨损进而提高其启停寿命提供一种可行方法。