随着纳米技术、表面分析技术的飞速发展，许多学者期望把纳米粒子作为研制新型润滑油添加剂的突破口，从而实现润滑油性能质的飞跃。由于纳米粒子的小尺寸效应、表面效应，使纳米TiO2表面存在大量的羟基，具有较大的比表面积和较高的表面能，因而极易团聚，在润滑油中难以均匀分散，并且稳定性极差。为了有效控制纳米TiO2粒子的粒径，提高在润滑油的分散稳定性，必须对纳米粒子表面进行有机修饰。本文以油酸和十二烷基三甲氧基硅烷（DTMS）为表面修饰剂，研究或改进纳米TiO2粒子的制备和表面修饰工艺，制备在润滑油中具有良好分散稳定性的油溶性纳米TiO2粒子；系统研究纳米TiO2粒子对润滑油腐蚀与防护性能的影响，及其在润滑油中的腐蚀与防护作用机理；在此基础上对纳米粒子作为润滑油添加剂的可行性进行分析，并应用于新型军械油料产品的设计和开发。采用微乳液原位合成法，制备了油酸修饰的油溶性纳米TiO2粒子，所得油酸修饰纳米TiO2粒子粒径分布均匀，平均粒径44nm，并且修饰剂油酸和纳米粒子之间不是简单的物理吸附，而是形成稳定的双齿螯合共价键结构。由于表面修饰剂层的存在，阻止了纳米粒子在基础油中的团聚和沉淀。油酸修饰纳米TiO2粒子有助于增加基础油对金属的防锈性能，油酸:钛酸丁酯为3:4，添加量为5%(质量百分比)时，基础油的防锈效果最好，盐水浸渍试验时间为9h；湿热试验时间为463h，缓蚀效率达到88.21%。采用液相沉淀法制备了十二烷基三甲氧基硅烷（DTMS）修饰的油溶性纳米TiO2粒子，修饰温度40℃、修饰时间12h、修饰剂与Ti为2:1(摩尔比)时，所得粒子具有最佳亲油化度和分散稳定性。在基础油中粒径基本呈正态分布，平均粒径60nm左右。纳米TiO2粒子表面的DTMS修饰膜，有效控制了粒径的过度增长，避免粒子间的团聚，增强了纳米TiO2在基础油中的分散稳定性。基础油中加入5%(质量百分比)纳米TiO2粒子，可有效提高油膜对金属表面的防锈性能。采用电化学阻抗技术，研究了添加纳米TiO2的基础油对金属表面防锈机理，金属腐蚀过程可分为四个阶段：点蚀诱导期、点蚀发展期、腐蚀中期和全面腐蚀期。油溶性纳米TiO2粒子防锈作用主要体现在延长金属表面的点蚀诱导期和点蚀发展期。根据纳米粒子在润滑油品中防锈机理，以及军械油品的特殊要求，对纳米TiO2粒子进行了应用研究，采用油溶性纳米TiO2作为防锈添加剂，成功研制了液气悬挂装置工作液。性能评价表明：该纳米粒子与其它油品添加剂相容性好，对油品高低温性能无负面影响，可显著提高防锈性能和润滑性能。