本文研究采用纳米碳酸钙、纳米铜粒子混合物作为添加剂加入润滑油，研究润滑油的摩擦学性能；并且利用高倍扫描电子显微镜（SEM）和能谱分析（EDS）等手段观察分析摩擦表面纳米粒子的形态、化学元素分布；对纳米碳酸钙、纳米铜粒子混合物的抗磨、减摩机理进行实验观察和分析。
试样制备与试验方法本文研究中采用500SN作为基础油，在其中分别加入不同纳米粒子总添加量（Wt（CaCO3+Cu）%）以及不同配比（WtCaCO3%BWtCu%）的纳米碳酸钙粒子与纳米铜粒子混合物，从而配制出多种试验用的油样。
使用日立H-600透射电镜观察试验用的纳米碳酸钙和纳米铜粒子的形貌和测定纳米粒子粒径大小。选用非离子型的表面活性剂以及利用超声波振荡、加热搅拌等化学、物理方法将上述纳米碳酸钙和纳米铜粒子混合物均匀地分散到500SN基础油中去。本研究中选用的表面活性剂为聚醚（聚氧乙烯十二烷基醚）、吐温（Tween）-60、司本（Span）-20和司本（Span）-80.研究中，根据胶囊化原理与亲水亲油平衡值（HLB）经验公式，将它们按3B2B2B1的比例均匀混合后再加入不同量的纳米粒子混合物，然后添加入500SN基础油中。各油样先置于KQ218超声波振荡器中振荡20分钟，然后在H97-A型恒温磁力搅拌器中搅拌2小时，温度控制在80-85e，搅拌速度为1300rPmin.用上述方法配制出含有均匀分散纳米碳酸钙、纳米铜混合物粒子的润滑油。
配制的试验油样包括：纳米粒子的总添加量Wt（CaCO3+Cu）%分别为：0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%；而且纳米碳酸钙与纳米铜的质量比（WtCaCO3%：WtCu%）分别为1B0、1B1、1B2、2B1、3B1及0B1，再加上不含纳米粒子的500SN基础油，共31种试验用油样。
使用MRS-1J四球长时摩擦磨损试验机，分别测试油样的极压性能PB、磨斑直径D和摩擦系数L.采用GCr15钢球，512.7mm，6466HRC.磨斑直径和摩擦系数是同时测试的，磨斑直径由15J读数显微镜读出。所有试验条件见GBPT12583-1998标准.
使用SIRION200型场发射型扫描电镜（SEM）对试验钢球磨痕表面进行了观察，并用能谱仪（EDS）对纳米粒子的总添加量Wt（CaCO3+Cu）%=0.6%、WtCaCO3%：WtCu%=1B1的油样、在392N负荷下、摩擦30min的钢球磨斑表面进行了观察分析，以研究摩擦表面纳米粒子的形态与成分组成。
试验结果与讨论纳米粒子的形貌与粒径由可见，纳米碳酸钙粒子与纳米铜粒子均呈颗粒状，纳米碳酸钙粒子与纳米铜粒子平均粒径分别约为40nm与60nm左右，而且颗粒大小较均匀。颗粒状的纳米粒子在摩擦表面可能会起/微滚珠0的承载作用；也有可能会起填充磨损凹孔、修复与分割摩擦表面的作用.
纳米添加剂的摩擦学性能为不同纳米粒子总添加量及不同的纳米碳酸钙、纳米铜粒子质量比与摩擦学性能的关系。从中可以看出，在500SN基础油中加入少量的纳米粒子（添加量在0.2%1.0%）后均有效果；并且纳米碳酸钙和纳米铜粒子以混合物方式加入要比单独加入效果好。从表中还可以看出，纳米碳酸钙和纳米铜的混合物粒子的最佳的添加方式为：纳米粒子总添加量Wt（CaCO3+Cu）%=0.6%、纳米CaCO3与Cu质量比WtCaCO3%BWtCu%=1B1；此时的润滑油具有最佳的摩擦学性能：极压性能指标PB=784N；磨斑直径WSD=0.34mm；摩擦系数L=0.0789.
摩擦学性能的试验结果表明，适量的纳米粒子加入后，由于纳米粒子充分覆盖摩擦表面，使在摩擦表面生成的油膜起到了更好的的抗磨、减摩作用；纳米粒子添加量过少或过多均不利于抗磨、减摩作用的充分发挥。试验结果还表明，纳米碳酸钙和铜粒子可能在摩擦表面起不同的作用，纳米碳酸钙粒子可能以/微滚珠0形式起承载作用为主；纳米铜粒子可能以/填充0磨损凹孔、修复摩擦表面的作用为主。
两种纳米材料粒子达到适当比例，会相互配合、协同起到有效的抗磨、减摩效果。
磨斑表面SEM形貌分析（a，b）分别为不含纳米粒子的500SN油与含纳米粒子Wt（CaCO3+Cu）=0.6%，WCaCO3BWCu=1B1的润滑油的试验钢球的表面磨痕形貌。从（a）可以看出不含纳米粒子的500SN油试验钢球的磨痕较粗、较深，表面有严重的金属粘附、剥落及金属转移痕迹。（b）中表明含纳米粒子混合物添加剂的润滑油的试验钢球表面的磨痕变浅、变细，几乎无明显粘附、剥落痕迹。中通过对磨痕的SEM观察分析充分表明，纳米碳酸钙、纳米铜混合粒子具有明显的抗磨、减摩效果。
磨斑表面的纳米粒子的观察、分析磨损钢球表面磨斑SEM形貌本研究利用场发射扫描电子显微镜对含Wt（CaCO3+Cu）=0.6%，WCaCO3BWCu=1B1纳米粒子的润滑油的钢球，在392N负荷、摩擦30min条件下，对钢球磨斑的磨痕表面采用了高倍电子显微镜观察与能量色散谱法（EDS）进行表面Ca和Cu等元素面分布的测试分析。
结论1.纳米碳酸钙与纳米铜粒子混合物作为润滑油添加剂具有明显的抗磨、减摩作用，而且纳米粒子复合添加入润滑油的效果优于单一添加的效果。（a，b）磨损钢球表面磨斑的Ca和Cu元素的面分布。2.纳米碳酸钙和纳米铜粒子混合物的最佳添加方式为：纳米粒子总添加量Wt（CaCO3+Cu）%=0.6%，WtCaCO3%：WtCu%=1B1，此时的润滑油具有最佳的摩擦学性能。3.纳米粒子可能在摩擦表面通过/微滚珠0、/填平、修复0磨损表面等方式对摩擦表面起到降低摩擦系数、减少磨损的作用。
