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机械化学（Mechanochemistry）是利用机械能诱发化学反应或诱导材料性能、结构和组织的变化,对材料进行改性处理或制备新材料。而本文工作是利用机械化学效应快速磨削金刚石及制备具有界面结合的石墨烯涂层。近年来,金刚石的应用获得了突飞猛进的发展。为了达到使用要求,金刚石在实际应用中都需要精密甚至超精密加工。然而,金刚石是已知材料中最硬的材料,势必将给加工造成极大的困难。因此,高效加工已成为限制金刚石广泛应用而亟待解决的难题。本文针对机械化学磨削金刚石技术中加工效率低的问题,提出了新型研磨轮的设计思路。在金属/陶瓷结合剂刚玉砂轮中添加Fe、Ti等触媒元素,在机械化学作用下,触媒元素可以诱导金刚石碳转化为非金刚石碳,从而大幅提高金刚石磨削效率。含铁金属/陶瓷结合剂砂轮的磨削率分别约为70.32?m?h-1和78.38?m?h-1。在此基础上,在含铁金属结合剂砂轮添加稀土Ce元素,进一步提升了磨削效率,使金刚石磨削率提高到110.04?m?h-1。XRD和TEM结果表明,随着转速的提高,金刚石首先与Fe发生化学反应形成Fe2C,然后Fe诱导发生金刚石石墨化现象。另外,对不同阶段金刚石表面损伤层研究发现,在碳化物生成阶段金刚石表面损伤层为50 nm,而石墨化阶段损伤层为1.0?m。而对于含Ti金属/陶瓷结合剂砂轮的最高磨削率分别约为56.35?m?h-1和120.21?m?h-1。结果表明,金刚石在Ti诱导下金刚石转变为石墨,然后石墨与Ti发生化学反应形成TiC。另外,研究发现石墨化现象会加重金刚石表面损伤,深度高达1.5?m。石墨烯涂层主要以化学气相沉积（chemical vapor deposition,CVD）法为主,由于CVD法对基体有严格的限制且设备要求高、成本高昂等因素的制约,已成为限制石墨烯大量实际应用的瓶颈之一。特别地由于CVD生长的石墨烯涂层与金属之间的界面结合力弱。本文针对制备石墨烯涂层存在的问题,提出了新的制备方法并研究了石墨烯涂层界面结构及石墨烯防腐减摩的性能。本文以304不锈钢球作为研磨球,还原性石墨烯/石墨为研磨介质。通过简单的机械球磨后,在不锈钢球表面成功地制备了石墨烯涂层,并对其进行了形貌结构以及防腐性能表征。XRD和TEM结果表明,石墨烯通过Cr-C键与不锈钢基体结合,增强了界面作用。腐蚀性能测试结果表明,在3.5 wt.%NaCl溶液中石墨烯涂层通过减缓阳极反应从而使不锈钢的腐蚀速率降低约20倍。纳米划擦实验结果表明,石墨烯涂层还可以使不锈钢的磨损率从6.45?10-13降到4.31?10-13 m2?N-1。同样地,以Cr或Ti元素修饰过的低碳钢球为研磨球,还原性石墨烯为研磨介质。通过简单的机械球磨后,在Cr或Ti元素修饰过的低碳钢球表面成功地制备了石墨烯涂层。结果表明,石墨烯同样是通过共价键与金属基体结合。电化学测试结果表明,在3.5 wt.%NaCl溶液中石墨烯涂层也是通过减缓阳极反应从而可以有效的提高低碳钢基体的防腐能力,防腐性能提高约100倍。石墨烯涂层还可以使低碳钢的摩擦系数从0.225降到0.18。另外,通过原位机械剥离石墨晶体在CoCrFeMnNi高熵合金微/纳米颗粒上直接制备石墨烯（Gr/FMH）。结果表明,在0.1 mol?L-1 H2SO4溶液中,与原始CoCrFeMnNi颗粒相比,所制备的Gr/FMH复合颗粒的耐腐蚀性能得到显著提高。此外,Gr/FMH颗粒经过放电等离子烧结烧结（spark plasma sintering,SPS）制备Gr/FMH合金。与原始CoCrFeMnNi合金相比,Gr/FMH合金的硬度提高了约2.33 GPa,以及Gr/FMH合金的的耐磨性也得到大幅提升。另外,Gr/FMH合金的压缩屈服强度达到1350 MPa,其强化机制为晶界强化和析出相强化