润滑是减少磨损、节约能源、提高工业生产效率和可靠性的重要措施。因此,有必要探索和开发具有更好润滑效果的环保润滑油添加剂。众多材料中的石墨烯凭借着其优良的光学、电学、热学和力学等特性成为当今科研工作者研究的热点。本文从摩擦学的角度出发,深入研究石墨烯作为润滑油添加剂的摩擦学性能,将石墨烯与其氧化物的摩擦学性能进行多方位对比分析,完善碳类润滑油添加剂的体系,为石墨烯类润滑油添加剂在工程上的应用提供理论基础。本文主要研究内容和结果如下:(1)使用X射线衍射仪对石墨烯以及氧化石墨烯的物相组成进行表征,并与标准比色卡进行对比。使用纳米激光粒度仪对实验所用的石墨烯以及氧化石墨烯纳米粒子的粒径进行表征,确保了实验所用的纳米粒子符合要求。(2)分别探究十八烷基胺、油酸在与粉末的不同比例下对石墨烯以及氧化石墨烯的改性效果,对不同配比试样进行多组实验,采用可见光度计测量其透射比和吸光度,发现当超声修饰时间为30min,修饰剂的质量分数为纳米粉体质量的60%时,采用油酸对石墨烯、十八烷基胺对氧化石墨烯进行修饰,效果最佳。(3)为了探究石墨烯以及氧化石墨烯作为润滑油添加剂在高温工况下的摩擦学性能和抗粘着性能,本文采用四球摩擦磨损实验机分别对添加石墨烯和氧化石墨烯的基础油进行摩擦磨损实验。用基础油分别与添加不同质量分数的石墨烯和氧化石墨烯润滑油进行对比。结果表明:在润滑油中添加石墨烯或氧化石墨烯能显著提高摩擦副在高温工况下的摩擦学性能和抗粘着性能。在石墨烯质量分数为0.03%时,其摩擦系数降低约22.5%,磨斑直径减少约48.9%,抗粘着时间增加约81.4%。在氧化石墨烯质量分数为0.03%时,其摩擦系数降低约37.5%,磨斑直径约减少50.1%,抗粘着时间增加约86.4%。最后用三维共聚焦显微镜对抗粘着实验后的钢球表面进行观察,发现加入石墨烯或氧化石墨烯的磨斑平整度要好于基础油实验后磨斑的平整度。各项实验数据表明氧化石墨烯在润滑油中效果要好于石墨烯。(4)使用往复摩擦磨损实验机对球磨实验得到的实验结论进行验证,将实验所用气缸套试样在显微镜和SEM下进行观察,发现使用基础油摩擦的缸套试样明显磨损严重,存在较多的划痕,EDS能谱扫描结果显示,使用石墨烯作为润滑油添加剂的气缸套试样的C元素含量明显多于涂抹基础油摩擦的试样的C元素含量,使用氧化石墨烯作为润滑油的气缸套试样的扫描结果显示表面含有O元素,推测纳米石墨烯和氧化石墨烯抗磨减摩的机理,是纳米粒子在摩擦磨损过程中进入到摩擦副,及时修复填充摩擦产生的划痕,起到抗磨减摩作用。