二维多元石墨烯纳米复合润滑添加剂由于其优异的自分散性和摩擦学特性,可以有效地减小机械零部件摩擦磨损、延长装备服役寿命。为了拓宽石墨烯纳米复合润滑添加剂的工业应用,本文针对两种新型二维多元石墨烯纳米复合润滑添加剂的制备及摩擦学性能展开深入分析和讨论。采用一种简单高效的制备方法,成功合成了两种新型二维多元石墨烯纳米复合添加剂:铁锰氧化物/石墨烯纳米复合添加剂（Mn-Fe-O/G）和油酸改性碳酸钙/石墨烯纳米复合添加剂（Ca CO3-OA/G）。对制备得到的两种多元石墨烯纳米复合润滑添加剂的微观形貌和化学结构进行细致分析。结果表明:不同形貌的多元纳米颗粒（球形和棱柱形）能均匀负载在规整的二维石墨烯片层上,并且在Ca CO3-OA/G上成功枝接了油酸官能团,实现了表面改性。其多元复合的二维结构是发挥其优异摩擦学性能的基础。对比了相同摩擦工况下,多元石墨烯纳米复合润滑添加剂、石墨烯、纳米颗粒及二元石墨烯纳米复合添加剂的摩擦学性能。得出了多元石墨烯纳米复合润滑添加剂具有最优异的摩擦学性能。分析了载荷、滑动速度、温度等工况条件下的多元石墨烯纳米复合润滑添加剂的摩擦磨损规律。发现这两种纳米复合润滑添加剂在高温重载等极端工况下对基础油润滑减磨性能的提升更加明显,润滑性能和减磨性能可分别达到20%和60%以上。讨论了基础油种类和添加剂含量对摩擦学性能的影响。研究表明适当的添加剂含量（0.5wt.%～1wt.%）可使多元石墨烯纳米复合润滑添加剂发挥出最佳的润滑性能;并且多元石墨烯纳米复合润滑添加剂在极性较高的基础油中具有更好的摩擦学性能提升效果。研究了多元石墨烯纳米复合润滑添加剂的润滑机理,揭示了其形成摩擦吸附膜和滑-滚效应的协同润滑减磨机理。对磨损界面流体膜进行了CFD仿真分析,探究了多元石墨烯纳米复合添加剂对流体膜特性的影响。结果表明:流体膜内的流速差异促进了添加剂进入摩擦接触区并吸附成膜;添加剂的加入增大了粘度和流体膜厚度,减小了磨损界面的剪切速率,改善了粗糙峰直接接触情况,实现了润滑减磨性能的提升。建立了流体润滑状态下磨损特性模型,分析了不同纳米流体润滑下的摩擦界面摩擦磨损特性。结合实验结果表明:该分析模型可较准确预测磨损量,具备机械零部件磨损失效判断的潜力。研制出的两种多元石墨烯纳米复合添加剂在重载高温工况下表现出显著的摩擦学性能优势,具有形成高界面吸附性和成膜稳定性的摩擦吸附膜和滑-滚效应相结合的协同润滑减磨作用,为新型多元石墨烯纳米复合润滑添加剂的工业化开发和工程应用提供理论基础和技术支撑。