近年来,纳米材料作为润滑油添加剂得到广泛应用,石墨烯及氧化石墨烯因其独特的抗磨减摩特性也成为广大摩擦学学者的研究热点。然而作为润滑油添加剂,要想发挥良好的润滑性能,其在润滑油中的分散稳定性好坏至关重要。超声分散方法作为分散石墨烯润滑油的有效途径,其分散性能对于石墨烯润滑油的润滑效应具有重要意义。本文基于LAMMPS分子动力学模拟石墨烯及氧化石墨烯润滑油在超声环境中的分子运动轨迹,通过均方根位移方程,计算石墨烯及氧化石墨烯分子扩散系数,从微观角度揭示超声分散机理的同时,对比二者在不同超声条件下的分散效果。仿真结果表明:超声功率与环境温度的改变会影响石墨烯分子及氧化石墨烯分子在正十六烷烃分子中的运动状态。当超声功率为500W、环境温度为323K时,石墨烯分子的均方根位移曲线斜率最高。当超声功率与超声时间持续升高后,曲线斜率减小,扩散行为减弱;当超声功率为600W、环境温度为333K时,氧化石墨烯分子的均方根位移曲线斜率最高,当超声功率与超声时间持续升高后,曲线斜率减小,扩散行为减弱。实验通过ZOLLO-1000Y型号的超声波细胞粉碎机对石墨烯及氧化石墨烯润滑油进行不同超声功率与不同超声时间的超声分散。将超声试验后的石墨烯及氧化石墨烯润滑油进行Zeta电位测量,通过电位强度表征不同超声条件下的石墨烯及氧化石墨烯润滑油的分散稳定效果。并使用摩擦磨损试验机球面接触式旋转模块考察不同超声条件下的石墨烯及氧化石墨烯润滑油对GCr15/Si3N4摩擦副润滑及冷却性能的影响。通过扫描电镜对摩擦磨损试验后的试件磨痕表面进行表征。当石墨烯作为润滑油添加剂时,超声分散试验、Zeta电位测量试验、摩擦磨损试验及扫描电镜试验结果表明:石墨烯润滑油的分散稳定性与超声功率及超声时间在一定程度上呈正相关曲线。最佳超声条件为:超声时间为90min,超声功率为500W。且当超声时间超过90min,超声功率超过500W后,石墨烯润滑油的分散稳定性反而有所下降。该特性也正面影响石墨烯润滑油的润滑效果。当氧化石墨烯作为润滑油添加剂时,超声分散试验、Zeta电位测量试验、摩擦磨损试验及扫描电镜试验结果表明:氧化石墨烯润滑油在不同超声条件下获得的分散体系的分散稳定性与润滑效果均有所差异。最佳超声条件为:超声时间为105min,超声分散功率为600W。此时分散体系的分散效果最好,且润滑效果也最佳。本文研究表明,超声分散方法不但可以改善石墨烯及氧化石墨烯润滑油的分散稳定效果,而且不同超声条件下的超声分散可以不同程度的影响分散体系的分散效应。主要是因为石墨烯及氧化石墨烯分子比表面积大,且易团聚沉淀。一定程度的超声分散,可以减弱石墨烯及氧化石墨烯分子表面能,从而使其扩散开。但长时间且大功率的超声分散,又会破坏石墨烯及氧化石墨烯的表面形态,使其发生弯曲、折叠等现象,反而会导致石墨烯及氧化石墨烯分子发生重新团聚沉淀的行为。