硅酸盐矿物微粒添加剂是最近十年新发展起来的一种环保型润滑油添加剂,具有优异的减摩抗磨作用和特殊的磨损自修复功能。对这种新型添加剂的研究,包括成分、结构、制备、性能、使用及作用机理,特别是磨损自修复的现象、特点、规律和机理等都还处于起步阶段,很不完善。因此,开展硅酸盐矿物微粒添加剂的研究具有重要的理论与实际意义,研究结果不仅可以促进摩擦学学科与润滑材料学科的发展,而且有助于实现该项技术的国产化,扩大该项技术的应用范围,为节能减排,建立可持续发展的绿色工程做出贡献。本文首次全面地考察了多种层状硅酸盐矿物微粒作为润滑油添加剂的特点及影响因素;成功地制备出了油溶性天然硅酸盐矿物微粒和化学合成硅酸盐微粒,重点研究了它们的自修复功能与机理;最后用制备出的一种含天然硅酸盐矿物微粒的润滑油添加剂,在实际机械设备中试运行,取得了良好的应用效果。本论文的主要内容与成果包括以下几个部分:1)对10种天然硅酸盐矿物微粒作为润滑油添加剂的摩擦学性能进行了评价,提出了他们应当具备的物理参数。建立了矿物微粒的结构、成分、颗粒度、浓度与其摩擦学性能的对应关系。发现微粒的晶体结构对摩擦学性能有重要影响,得到了白云母、850℃煅烧的坡缕石、800℃煅烧的海泡石、825℃煅烧的绿泥石、800℃煅烧的蛇纹石、600℃煅烧的叶蜡石比其它煅烧温度的矿物微粒表现出更好的摩擦学性能。证明晶体结构为TO型或TOT型、具有二八面体结构、呈层片状或纤维状、处于非晶转变区的矿物微粒是选用的主要标准2)制备出了油溶性硅酸盐矿物微粒,获得了良好的摩擦学性能制备了一种油溶性天然硅酸盐矿物微粒(WK01),在其表面成功地连接了有机长碳链分子,表现出极好的油溶性和分散性。在四球摩擦磨损试验中,WK01浓度为0.25%时抗磨性能最好,浓度为1%时,减摩性能最好;SRV摩擦磨损试验中,WK01浓度为2.0%时平均摩擦系数为0.167,比150SN基础油降低了44.8%;销/盘摩擦磨损试验中,对比了WK01和CA01(天然矿物微粒)的摩擦学性能,WK01的减摩抗磨性能明显优于CA01。3)成功地用化学合成法制备出与天然矿物微粒基本相同的硅酸镁/铝微粒合成了8种非晶结构的羟基硅酸镁/铝微粒(HC/HL01、02、03、04)。四球摩擦磨损试验中,浓度为0.25%的HC01和浓度为0.125%的HL04表现出最好的摩擦学性能;销/盘摩擦磨损试验中,HC04和HL04都大幅提高了承载能力,表现出优异的抗磨性能,并出现了负磨损的现象,摩擦表面生成的较厚的氧化层和碳化层可能是造成负磨损量的原因。4)深入探讨了磨损自修复的机理,建立了相应的物理模型根据大量深入的微观分析,发现在摩擦表面生成了一定厚度具有低粗糙度、高硬度、低摩擦系数、无色透明等特点的修复层,提出了磨损自修复的过程与机理,建立了磨损自修复的物理模型,并通过热力学计算,推导出了摩擦表面修复层生成的反应条件。硅酸盐矿物微粒可“携带”金属粒子返回磨损表面,在摩擦的高温与高压作用下,可形成具有特殊结构的修复层,修复层中金属元素主要以单质、氧化物、碳化物存在,从表面的金属氧化物逐渐过渡到单质和金属碳化物;C元素主要以金属碳化物、单质碳存在,摩擦表面的C为非晶结构,含有sp2和sp3键,结构的组成比较复杂,分布不均匀;理论计算出摩擦表面温度达到800℃,压强大于3.61GPa条件下,可以实现石墨向金刚石的转变。5)在实际的机械设备中验证了硅酸盐矿物微粒添加剂的使用效果制备了一种含天然硅酸盐矿物微粒的添加剂,应用于空气压缩机、循环水泵、减速机、重型工程车辆柴油发动机、私家汽车汽油发动机等,均达到了降低磨损的效果。