制备了两种聚四氟乙烯（PTFE）/聚苯硫醚（PPS）织物衬垫自润滑关节轴承.在径向载荷为35 kN,摆动频率为2.5 Hz工况下,利用关节轴承试验机对其摩擦学性能进行了研究.采用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）和激光扫描共聚焦显微镜（LSCM）对其摩擦面的微观形貌和磨损机理进行了研究.结果表明：PTFE/PPS短纤维关节轴承表现出良好的摩擦学性能,其耐磨性和PTFE转移膜面积比PTFE/PPS长丝纤维关节轴承高22.9%和69.7%.PTFE/PPS短纤维关节轴承的磨损机理主要为轻微的黏着磨损和磨粒磨损,PTFE/PPS长丝纤维关节轴承的磨损机理主要为严重的黏着磨损和磨粒磨损.

采用直流磁控溅射与高功率磁脉冲磁控溅射制备了以Ti为过渡层的MoS_2/C复合薄膜,并对其结构、组分、力学性能以及摩擦学行为进行了研究.摩擦测试结果表明：载荷增加时,摩擦系数与磨损率呈规律性降低趋势;通过赫兹接触模型对平均摩擦系数进行分析拟合,发现载荷的变化带来赫兹接触面积与接触压强的不同,导致了摩擦系数的变化;通过对摩擦产物的拉曼光谱分析发现不同载荷对非晶碳石墨化程度影响不明显;借助透射电子显微镜对转移膜的微结构进行分析,发现转移膜主要是排列有序且基面平行于滑移界面的MoS_2层,使其在较高载荷下仍具有低的剪切强度,因而获得低的摩擦系数.进一步采用同一磨球、磨痕体系从高载荷到低载荷变化的连续摩擦验证式试验,可以得出,MoS_2/C复合薄膜在所有高载荷条件下获得低摩擦系数,赫兹接触起着主导作用.

本文中采用球-盘摩擦试验机重点考察了射频溅射沉积的MoS2-Au薄膜与SiCH润滑油构成的固体-液体复合润滑体系在潮湿环境中的摩擦行为.结果表明：MoS2-Au/SiCH复合润滑体系在潮湿环境中表现出了良好的协同润滑效应,其在25℃时50%和70%RH湿度条件下具有较低的摩擦系数和磨损率.拉曼光谱和红外光谱的分析结果证实在摩擦接触区域没有发生摩擦化学反应.为此,我们提出了一个由于水在MoS2表面吸附而在摩擦接触区域形成MoS2-H2O-SiCH结构的模型,用以解释MoS2-Au/SiCH复合润滑体系在高湿环境中以及在循环湿度条件下的摩擦响应行为.

采用等离子体增强化学气相沉积复合磁控溅射法制备了WC/a-C：H薄膜.使用X射线衍射仪、扫描电镜、X射线光电子能谱、拉曼光谱和透射电镜表征了薄膜结构和组成,并使用球盘往复摩擦试验机测试薄膜在不同体系乳化液环境中的摩擦学性能.结果表明：WC/a-C：H薄膜具有典型的类金刚石结构,WC以β-WC1-x相的形式存在. WC在碳基薄膜中的掺杂使WC/a-C：H薄膜的硬度和弹性模量分别变化至11和140 GPa.油膜、水膜与转移膜的协同润滑效应能够提升其耐磨能力.适宜的浓度配比和薄膜表面石墨化程度是影响摩擦的关键因素.

本工作重点研究了混合/流体润滑状态下原位离子液体添加剂的摩擦学性能,选用聚乙二醇（PEG-400）作基础油,将双（三氟甲基磺酰）亚胺锂盐（LiTFSI）溶解在PEG中原位合成离子液体.利用微型牵引力试验机测量在室温、60和80℃以及不同滑滚比下摩擦系数随卷吸速度的变化,研究离子液体添加剂的有效性以及离子液体添加剂对PEG流变行为的影响.本研究中将为深入研究离子液体的润滑机理提供一种新的研究手段,对于指导设计新型离子液体润滑材料具有较为重要的意义.

利用具有不同形貌和孔道结构的纳米介孔Si O_2作为添加剂,制备了含纳米介孔Si O_2的锂基润滑脂,采用Anton-paar NHT3纳米压痕测试仪和Anton-paar MCR302旋转流变仪考察了纳米介孔Si O_2形貌、孔道结构以及质量分数对锂基润滑脂摩擦学性能和流变学性能的影响.结果表明：球状的纳米介孔Si O_2添加剂能更有效降低锂基润滑脂的摩擦系数,增强锂基润滑脂的骨架稳定性,改善锂基润滑脂触变性,提高润滑脂的抗剪切能力以及热稳定性能.在中低剪切速率下对流变试验数据进行拟合,提出了基于纳米介孔Si O_2添加剂温度和质量分数参数的润滑脂改进型流变模型.

通过直线往复摩擦磨损试验机，采用氧化铝陶瓷球作为对摩副，分别在低载和高载下研究了潮湿空气中滑动速度对磷酸盐激光玻璃摩擦磨损性能的影响．结果表明：磷酸盐激光玻璃表面的摩擦系数随速度的增加而降低，这种降低在低载下表现得更为明显．低速滑动下，玻璃上的磨屑主要聚集在磨痕的端部；高速滑动下，由于接触粗糙峰的局部温升引发黏着磨损，磨屑更容易粘附于磨痕的中心，且载荷越大界面局部温升越大，黏着磨损更为显著．随着速度的增加，磷酸盐玻璃的磨损深度和体积减小，这是由于速度的增加导致水分子在接触界面的驻留时间变短，且高速滑动带来的温升使界面吸附水膜更难形成，因此水参与的摩擦化学磨损被削弱．相对于高载而言，低载下滑动速度对材料去除的影响更为明显，这是由于低载磨损时相对较低的摩擦温升更...

综合考虑接触几何、接触载荷、速度矢量、卷吸夹角、表面粗糙度、流变特性等因素,研究了不同啮合位置以及不同转速下弧齿锥齿轮的摩擦系数与啮合效率.结果表明：一对啮合副从啮入到啮出过程中,摩擦系数先增大后减小,与相对滑动速度变化趋势相反;一个啮合周期内,弧齿锥齿轮啮合效率与摩擦系数变化规律相似,但在啮出点附近,由于下一对啮合副进入啮合,啮合效率开始增大;随着转速增大,摩擦系数减小,啮合效率增大.采用文献中已有摩擦系数计算方法分析了弧齿锥齿轮摩擦系数和啮合效率,并与本文中的计算结果进行对比.结果表明：在节点啮合时,采用经验公式与简化算法的摩擦系数预测结果误差较大,而啮合效率计算误差较小;混合润滑和全膜润滑状态下,基于摩擦系数简化算法的弧齿锥齿轮效率计算结果与本文中的计算结果相近.

为解决植入人工关节润滑不充分而引起的过早失效问题,文中制备了一种基于石墨烯的仿生关节滑液.借助氧化石墨烯拥有较好的润滑性能和透明质酸（HA）良好的生物相容性制备了水分散性较好的氧化石墨烯透明质酸（HA-GO）纳米复合材料作为仿生关节润滑液添加剂.通过核磁共振氢谱、红外光谱、热重分析、原子力扫描显微镜等对HA-GO进行了表征,并考察了其在不同分散介质中的分散性和稳定性.将HA-GO加入到HA基础溶液里配制成HA＋HA-GO人工关节润滑液,系统考察了石墨烯基仿生关节液对ZrO2陶瓷人工关节材料的减摩抗磨作用,结果显示HA＋HA-GO仿生关节液具有明显的减摩抗磨性能且具有良好的生物相容性.

使用改进后的四球摩擦磨损试验机考察了不同电磁场强度和不同载荷条件下菜籽油的摩擦学性能,结合扫描电子显微镜（SEM）、X射线能谱仪（EDS）和X射线光电子能谱仪（XPS）分析了磨斑的表面形貌及表面典型元素的化学状态,并对摩擦学机理进行了初步探讨.结果表明：在所考察的工况下,电磁场有利于改善菜籽油的抗磨减摩性能,其强度越大,对菜籽油抗磨减摩性能的改善效果越好;电磁场通过促进吸附膜的吸附作用和O元素与金属表面作用,有利于在磨斑表面生成更厚、更致密的摩擦化学反应膜,从而增强了菜籽油的抗磨减摩性能;不同强度的电磁场可能会改变长链菜籽油分子在摩擦界面的吸附形态而影响其减摩性能.