结果与讨论
在我们以前的工作，我们发现，纳米颗粒改善摩擦性能的机制随
滑动速度变化而变化。在这项研究中，金刚石和SiO 2纳米粒子的摩擦学性能也将基于低速和高速进行分析。
3.1.低速摩擦状态
被认为是一个滑动速度为10米/秒。 3.1.1.低载荷下的摩擦过程
图2显示了在500兆帕的低负荷下发生的摩擦状态。选定的原子（蓝色和红色的原子）在2块中赋予不同的颜色，以显示在滑动过程中的塑性变形和界面滑移。在纳米粒子的情况下，通过施加一个正常的负载使2块被连接（接触）。由于剪切应力导致直的标记成为弯曲，具有典型的变形微结构形成在这两个块中。硬质纳米颗粒（金刚石和SiO 2）加入使两个块彼此分离。这与陶等，彭等和mochalin等人的发现是一致的。这些人提出，两个纳米颗粒把摩擦面分开，从而防止他们的直接接触。在滑动摩擦过程中标记保持直线，表明摩擦副仅轻微变形。摩擦副表面的直接接触与塑性变形应引起粘着疲劳和接触疲劳。因此，硬质纳米颗粒（图2）的摩擦行为可降低磨损率，改善磨损表面形貌。事实上，实验结果表明，作为润滑油添加剂，两纳米颗粒减少磨损，平滑磨损表面超过纯基础油的性能。分析标记（黄原子）的纳米颗粒的位移显示，两个纳米粒子在摩擦表面之间起到球轴承的作用。此外，绘图绕X轴的角速度（图3）表明，大部分的滑动过程纳米粒子向顺时针方向旋转。这为纳米颗粒抗磨减摩机理提供了直接证据，即球形纳米颗粒很容易在摩擦表面之间滚动，将滑动摩擦转化为滑动和滚动的混合摩擦。
图4显示了2纳米颗粒对摩擦表面形态的影响。随着滑动时间的增加形成的凹槽，证明了2纳米颗粒在滚动摩擦过程中具有切削作用。在边界润滑条件下，摩擦表面的固体接触主要由粗糙接触产生。这些粗糙被穿透接触面积的纳米颗粒磨光。因此，两者的切割作用有利于改善粗糙表面形态。陶等，彭等，周等，伊万诺夫等，与新航等。这些人提出的在摩擦表面钻石和SiO 2也会产生抛光作用。事实上，在摩擦试验后测试材料和摩擦表面的测试配置文件表明，摩擦表面之间加金刚石和SiO 2纳米颗粒润滑比试验材料更光滑。因此，在边界润滑条件下，两个硬质纳米颗粒对摩擦表面有抛光效果。
固体接触表面的温度分布对摩擦学特性有重要影响。这是通过将系统沿Y轴分成若干层，确定温度分布，并计算各层的平均温度。图5显示是在滑动时间为400 ps内沿y方向的温度分布。由于避免了摩擦副的直接接触，含有两硬质纳米颗粒系统比没有纳米颗粒的配对物具有较低的温度。没有纳米粒子，自由变形层的温度由于严重的剪切变形上升显着。这表明，硬纳米颗粒添加润滑油对减少摩擦副的温度是有效的。这一发现与伊万诺夫等人以前的实验研究一致。监测摩擦副的温度发现，相比于基础油，当纳米金刚石作为润滑油添加剂时，摩擦表面的温度将降低100oC。此外，刘等人发现，超细金刚石导致摩擦表面本体温度的降低。 3.1.2高载荷下的摩擦过程
图6比较了金刚石和SiO 2纳米颗粒在1000 MPa高负载下的摩擦状态。为了便于观察，在图中没有显示上块。在低负载情况下，两
颗粒分离块和摩擦副表现出只有少量的塑性变形。此外，由于其高硬度，金刚石纳米颗粒的形状在高负载下保持不变。相比之下，纳米SiO 2在高压力下被粉碎。纳米颗粒上的标记（黄原子）的位移证实，在摩擦表面之间，金刚石纳米粒子仍然作为一个球轴承。然而，变形引起的滚动效应的损失发生在SiO 2纳米颗粒情况下。一在高负载的情况下绕X轴的角速度图（图7）表明，SiO 2纳米颗粒几乎没有平均角速度。因此，在高负载下，SiO 2纳米颗粒的摩擦状态是由完全滑动摩擦构成；这不同于在低负载条件下摩擦状态。此外，SiO 2纳米颗粒被压进下块并随之移动，因此在摩擦表面无槽沟（图6）。 3.1.3摩擦力
图8中绘制的是摩擦力。在我们以前的研究，我们发现，没有纳米粒子的500MPa的负载导致的摩擦力大约5 GPa。如图8所示，摩擦力因金刚石和SiO 2纳米颗粒的加入显著降低。然而，无论在低和高负载下添加剂为金刚石的摩擦力都小于SiO 2的。这种差异从更小的相互作用强度的铁-碳与铁-硅和铁-氧相比中得出结果（表1）。此外，由于变形行为，SiO 2纳米颗粒和块体间的接触面积大于金刚石纳米颗粒。在高负载条件下，金刚石转化滑动摩擦为滚动摩擦，而SiO 2的摩擦状态则被描述为纯滑动摩擦。
摩擦副的温度升高是由于摩擦功率，这是表示作为关于摩擦力和滑动速度的一个函数。因此，金刚石纳米颗粒的加入导致铁块降低的温度比SiO 2纳米颗粒的添加要低，如图5.所示。