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为了满足诸如高温、高速和重载等极端条件下工程机械的减摩耐磨需求,固体自润滑材料受到越来越多科研人员的关注。然而,国内外对于固体自润滑材料减摩耐磨机理的研究仍然存在很多不足。本文以Ni3Al合金为基体材料,通过添加新型固体润滑剂-石墨烯,制备出了具有良好摩擦学性能的新型含石墨烯Ni3Al基自润滑材料（NMCs）。研究了NMCs宏观摩擦学性能与磨痕断面微观结构之间的联系,分析了NMCs中石墨烯的存在状态和作用机理,探讨了摩擦层的形成过程与减摩耐磨机理。具体结果如下:在滑动干摩擦过程中,工况条件对NMCs摩擦学性能具有很大的影响。本文以NMCs为研究对象,分别研究了对磨球、载荷和滑动速度对NMCs摩擦学性能的影响。当对磨球硬度与NMCs硬度接近时,NMCs具有较好的摩擦学性能。本文设定的工况范围（载荷为2-14N、滑动速度为0.05-0.8m/s）内:在较低载荷和较低滑动速度下,NMCs具有较高的摩擦系数和最低的磨损率;在较低载荷和较高滑动速度下,NMCs具有较低的摩擦系数和较高的磨损率;在较高载荷和较低滑动速度下,NMCs具有较低的摩擦系数和最低的磨损率;在较高载荷和较高滑动速度下,NMCs具有最低的摩擦系数和较低的磨损率。在滑动干摩擦过程中,NMCs宏观摩擦学性能与其磨痕断面结构变化具有密切的联系。当NMCs具有良好的摩擦学性能时,其磨痕断面形成了相似的摩擦层结构。稳定的摩擦层主要由两层组成:磨痕表面的润滑层和磨痕亚表面的摩擦作用层。其中,润滑层具有低剪切强度,有助于降低材料的摩擦系数。摩擦作用层具有较高硬度,具有承受载荷和保护NMCs的作用,有助于降低材料的磨损率。在滑动干摩擦过程中,润滑层中的石墨烯平行于NMCs磨痕表面。与具有层状结构的石墨和MoS2等传统固体润滑剂不同,石墨烯的作用机理主要与其片状结构和高断裂强度有关。片状结构的石墨烯平铺在NMCs磨痕表面:一方面,阻止对磨球表面的硬颗粒突起刺入NMCs表面,进而阻止NMCs磨痕表面的材料被进一步剥离,达到耐磨的效果;另一方面,降低接触界面之间的摩擦力,达到减摩的目的。为了进一步揭示NMCs宏观摩擦学性能改善的原因,本文结合NMCs摩擦系数曲线、磨损率曲线和磨痕断面结构,分析了摩擦层的形成过程。加工硬化是影响摩擦层形成的主要因素。摩擦层的形成过程主要分为三个阶段:第一阶段为加工硬化阶段;第二阶段为摩擦作用层形成阶段;第三阶段为摩擦层形成阶段,包括摩擦作用层的累积,以及在摩擦作用层支撑下润滑层的形成。本文结果为研究具有良好减摩耐磨性能的新型固体润滑剂-石墨烯提供了一定的经验借鉴,为丰富NMCs减摩耐磨机理认知提供了一定的参考价值,为NMCs工程应用提供一定的理论支撑。