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高速电主轴轴承在高速旋转时,轴承内部会产生大量摩擦热,这将影响到轴承高速性能。良好的轴承润滑可以减少因摩擦产生的热量,降低热变形。近年来,通过纳米材料添加剂来改善润滑油性能的研究得到迅速发展,特别是石墨烯因具有减摩抗磨性能且不含有污染元素被广泛应用为润滑油添加剂,将石墨烯用于陶瓷轴承的润滑对于提高轴承的寿命及降低温升具有重要意义。本文利用GCr1 5/Si3N4和Si3N4/Si3N4摩擦副来模拟陶瓷轴承,选用两种不同黏度的润滑油(高黏度润滑油:40℃时为79.22 mm2/s,100℃时为7.21 mm2/s;低黏度润滑油:40℃时为29.77 mm2/s,1 00℃时为5.34 mm2/s),并分别添加石墨烯,氧化石墨烯来探究其对GCr15/Si3N4和Si3N4/Si3N4摩擦副摩擦学性能的影响。使用摩擦磨损试验机球面接触式旋转环块考察石墨烯作为润滑油添加剂对GCr15/Si3N4、Si3N4/Si3N4摩擦副润滑及冷却性能的影响。摩擦磨损试验机自动记录摩擦系数,温升检测系统实时记录摩擦位置温升,通过扫面电镜和拉曼光谱对磨痕表面进行表征,超景深显微镜表征磨痕宽度,3D测量激光显微镜表征磨痕深度。当氧化石墨烯作为润滑油添加剂时,针对GCr15/Si3N4摩擦副进行实验,研究表明:当选取最佳润滑参数时(转速为2500 r/min,载荷为80 N,氧化石墨烯质量分数为0.15%),该摩擦副的平均摩擦系数降低了 67.37%。当选取最佳冷却参数时(转速为2000 r/min,载荷为80 N,氧化石墨烯质量分数为0.15%),该摩擦副的温升降低了 56.22%。当石墨烯作为润滑油添加剂时,针对Si3N4/Si3N4摩擦副进行实验,研究表明:当选取最佳润滑参数时(转速为3000 r/min,载荷为40 N,石墨烯质量分数为0.1%),该摩擦副的平均摩擦系数降低了 76.33%。当选取最佳冷却参数时(转速为500 r/min,载荷为140 N,石墨烯质量分数为0.05%),该摩擦副的温升降低了 19.76%。本文研究表明,在润滑汕中添加石墨烯后,GCr1 5/Si3N4和Si3N4/Si3N4摩擦副的摩擦学性能和冷却性能均得到了明显改善,这归因于石墨烯在摩擦副间形成了润滑保护膜,温升的降低归因于石墨烯的高导热率和大比表面积。