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随着现代机械工业的快速发展,高温、重载等苛刻工况下的润滑更加普遍,这就要求润滑油抗磨减摩剂可以在较宽的温度范围内保持高效的润滑性能。而基于环保和燃油经济性的刚性需求,同样对高性能抗磨减摩剂提出了更高的要求,常规抗磨减摩添加剂逐渐不能满足现代润滑工业发展的需求。二硫化钨(WS2)纳米微粒具有良好的热稳定性、机械稳定性、化学稳定性和摩擦学性能,在润滑领域的研究和应用中日益受到关注。本文利用高温液相热分解法、温和液相法和喷雾干燥-固相热分解法制备了油溶性WS2纳米片、油溶性氧化镍/二硫化钨(NiO/WS2)复合纳米微粒和可分散还原氧化石墨烯/二硫化钨(RGO/WS2)复合纳米微粒,并研究了其作为润滑油添加剂在宽温域、乏油工况下的摩擦学使役行为,揭示了油溶性二硫化钨及其复合纳米微粒的润滑机制。主要内容和结论如下:1)采用高温液相热分解法制备了油溶性WS2纳米片。以油胺作为表面修饰剂,利用二硫代钨酸铵前驱体在350℃下的液相热分解制备了油溶性WS2纳米片,避免了传统油溶性WS2纳米微粒制备过程中剧毒H2S气体的排放。考察了油溶性WS2纳米片的热稳定性和在基础油聚α烯烃(PA06)中的分散稳定性,并利用摩擦磨损试验机研究了产物在PA06中从室温～200℃范围内的摩擦学性能。结果表明,油胺修饰WS2纳米片可显著提高PA06的抗磨减摩性能,其在200℃下可使摩擦系数降低52.2%、磨损减小99.8%。这是因为油溶性WS2纳米片可在摩擦副接触表面形成物理吸附润滑膜和摩擦化学反应膜,两种润滑膜共同作用,从而提高润滑油的抗磨减摩性能。相关研究可望为解决宽温域(室温～200℃)尤其是高温苛刻工况下持续润滑的技术难题提供借鉴。2)针对因润滑系统故障造成的乏油苛刻工况下的宽温域持续润滑技术难题,提出利用纳米抗磨减摩剂在摩擦副表面产生高耐磨润滑膜的方法,以解决乏油苛刻工况下持续润滑问题。以二硫代钨酸铵和甲酸镍作为原料,利用高温(350℃)液相热分解法制备了油溶性WS2纳米片和NiO/WS2复合纳米微粒。研究了油溶性WS2纳米片、NiO/WS2复合纳米微粒和二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)在油润滑以及乏油工况下的摩擦学性能,深入分析了纳米添加剂的润滑机制。结果表明,不同于ZDDP,油溶性WS2纳米片和NiO/WS2复合纳米微粒在乏油润滑工况下仍能保持优异的抗磨减摩性能,且油溶性NiO/WS2复合纳米微粒的摩擦学性能优于WS2纳米片。这可能是因为油溶性NiO/WS2复合纳米微粒所含的少量的NiO具有“铆钉”作用,可以在摩擦副接触表面形成致密、抗磨的润滑膜,从而在苛刻的乏油工况下有效避免摩擦副的直接接触,使得机械设备即使在润滑系统故障时仍能保持稳定运行。3)针对高温液相热分解法制备油溶性WS2纳米片中反应温度过高的缺陷,以六氯化钨和硫代乙酰胺为原料,在较温和条件下(200℃)利用液相法制备了油胺修饰油溶性WS2纳米片,解决了温和条件液相法制备油溶性WS2纳米片的技术难题。研究了产物作为润滑油添加剂在室温～300℃范围内的摩擦学性能,分析了其润滑机制。四球摩擦学性能测试结果表明,油胺修饰WS2纳米片可以显著提高基础油PA06在高温下的抗磨减摩性能。活塞环-缸套摩擦测试结果表明,油溶性WS2纳米片在室温～300℃的宽温度范围内的抗磨性能优于ZDDP。这是因为油胺修饰WS2纳米片能够有效地吸附在摩擦副接触表面,形成以WS2为主要成分的低剪切力物理吸附润滑膜;与此同时,部分WS2纳米片在摩擦过程中发生摩擦化学反应,在摩擦副接触表面生成由W03、FeSO4、FeS和Fe3O4组成的摩擦化学反应膜。物理吸附润滑膜和摩擦化学反应膜共同作用,使得油溶性WS2纳米片从室温～300℃范围表现出比ZDDP更优异的抗磨性能,有望作为ZDDP的替代品用于开发高性能耐高温发动机润滑油。4)为了进一步提高油溶性WS2纳米片的热稳定性,利用纸团状石墨烯在润滑油中的自分散性,经喷雾干燥-固相热分解制备了可分散RGO/WS2复合纳米微粒。考察了可分散RGO/WS2复合纳米微粒的热稳定性,并利用活塞环-钢板摩擦副接触模式研究了其在PA06中从室温～300℃范围内的摩擦学性能。结果表明,与原位表面修饰法制备的油溶性WS2纳米微粒相比,可分散RGO/WS2复合纳米微粒具有更高的热稳定性能,在800℃下的热失重率仅为2.2%。与此同时,可分散RGO/WS2复合纳米微粒在室温～300℃范围内表现出良好的抗磨减摩性能,在高温工况下的抗磨减摩性能优于RGO,且与发动机油复合剂中的抗磨减摩剂具有良好的协同作用。其原因在于,RGO/WS2复合纳米微粒可以在摩擦副的表面形成一层以RGO和WS2为主要成分的物理吸附润滑膜,同时复合纳米微粒也会在摩擦副的表面发生摩擦化学反应,形成一层由WO3、FeSO4和氧化铁组成的摩擦化学反应膜。物理吸附润滑膜和摩擦化学反应膜的共同作用,使得RGO/WS2复合纳米微粒在宽温度范围内表现出良好的抗磨减摩性能。