为了提高轧机寿命以及轧件表面质量,满足环境保护的需求,纳米添加剂的使用成为了改善轧制液润滑性能的一种重要手段。乳化液具有优异的润滑及冷却性能,而纳米颗粒具有比表面积大、高扩散性、硬度高等方面的特点,在减摩方面体现了较好的特性。本学位论文以石墨烯纳米颗粒作为润滑添加剂,实现了纳米颗粒在乳化液中的稳定分散,并在此基础之上,考察了不同石墨烯添加量的乳化液在不同载荷下的摩擦学性能以及水含量对其润滑性能的影响。通过扫描电镜及其能谱仪、3D激光扫描仪、拉曼等手段对磨损表面进行表征,从而探讨了石墨烯乳化液的润滑机理。同时建立了轧制过程混合润滑模型,为轧制工艺的优化提供了理论参考。首先,本学位论文开展了对新型石墨烯乳化液的研制工作,并通过静置实验对该乳化液的稳定性进行了研究。结果表明,该石墨烯乳化液制备好后,三个月后依然稳定无分层。通过四球摩擦磨损试验机发现,较低的石墨烯添加量(0 wt%-0.08wt%),未能改变该乳化液的最大无卡咬负荷(P_B值)。通过对该石墨烯乳化液的润湿性进行研究,结果表明,随着石墨烯添加量的增加,润湿角呈先下降后升高的趋势,且在石墨烯含量为0.06wt%时,润湿角达到最小值。其次,本学位论文通过CFT-1多功能材料表面性能综合测试仪,研究了石墨烯乳化液的摩擦学性能,考察了石墨烯添加量、摩擦学实验外在载荷以及乳化液中的水含量对其摩擦学特性的影响。结果表明,高载荷下,随着石墨烯添加量的增加,平均摩擦系数和下盘的磨损面积先下降后增大。低载荷下,平均摩擦系数变化不大,而下盘的磨损面积随着石墨烯添加量的增加表现出先降低后增大的变化规律。对于不同的油水比,平均摩擦系数随着水含量的增加,先减小后增大,下盘磨损面积随着水含量的增加呈现出下降的趋势。最后,通过建立轧制过程混合润滑模型,本学位论文计算分析了不同轧制条件对变形区流体压力、接触面积比和膜厚比的影响,探讨了新型石墨烯乳化液的润滑机理。结果表明,随着无量纲速度和压下率的增大,流体压力及接触面积比增大,膜厚比减小。而随着凸峰角和乳化液粘度的增大,流体压力及接触面积比减小,膜厚比增大。随着出口速度比的增大,变形区流体压力、接触面积比和膜厚比基本不变。