A356.2铝合金由于比强度高、耐蚀性好和优异的铸造性能而被广泛应用于汽车的轮毂和悬挂支架等构件的生产。随着汽车轻量化要求的不断提高,对材料的综合性能提出了更高的要求,由于A356.2合金存在共晶硅相粗大等微观组织特点,使得合金的力学性能难以满足高标准构件的需求。材料的复合化道路从根本上解决了合金在传统变质方法中存在的易消退、吸收率低等问题,石墨烯(简称Gr)以其超高强度、超高模量、优良的导电性能和导热性能,视为制备复合材料的理想增强体。本论文针对A356.2合金共晶硅粗大的问题,通过石墨烯的添加来改善合金中的硅相的形态和分布,提高合金的综合力学性能。采用搅拌铸造法制备了石墨烯/A356.2复合材料(石墨烯:0.1wt.%、0.3wt.%、0.5wt.%、0.7wt.%和1.0wt.%)。通过SEM和EDS分析手段研究了石墨烯添加对石墨烯/A356.2复合材料基体中硅相的形貌、尺寸和分布的影响,获得石墨烯添加对硅相形态和分布影响的规律。采用X射线衍射分析了石墨烯增强体和热处理工艺对石墨烯/A356.2复合材料物相结构的影响并研究了硬度、静态拉伸性能、冲击性能和腐蚀性能,利用扫描电子显微镜探讨石墨烯/A356.2复合材料的断裂机制。Fe元素易与基体合金形成金属间化合物等有害相,含铁金属间化合物容易割裂基体,从而导致力学性能的下降。石墨烯/A356.2复合材料在制备过程中易产生对合金性能影响较大的β-Al5FeSi相,通过原料控制、铸造夹具选择和熔体净化工艺的改进,力求减少Fe元素的引入,避免生成过多的β-Al5FeSi相。对比片径5μm、15μm和25μm对石墨烯/A356.2中硅相形貌的影响,片径15μm的石墨烯对硅相的细化效果最佳。铸态A356.2铝合金为典型的ɑ-Al相和共晶硅相的组织,且共晶硅呈现的形貌大多数为板片状和不规则的多边形状,且硅相的尺寸较大,分布不均匀。当石墨烯的添加量为0.5wt.%时,硅相基本上呈现短棒状的形貌并弥散分布在基体之中。T6态A356.2铝合金中共晶硅呈现棒状和长条状的形貌特征,0.5wt.%石墨烯/A356.2复合材料中共晶硅具有最好的形态和分布,硅相基本被球化且弥散细小的分布在基体之中,未添加石墨烯的A356.2铝合金中硅相的尺寸大约在8.07μm左右,石墨烯/A356.2复合材料(石墨烯:0.3wt.%、0.5wt.%和1.0wt.%)中硅相的尺寸降低到约4.93μm,3.59μm和5.22μm。在180℃下进行时效,A356.2合金和0.5wt.%石墨烯/A356.2复合材料在峰时效的硬度值分别为110.4HB和126.0HB,石墨烯添加提高硬度值14.1%,且石墨烯/A356.2复合材料达到峰时效的时间缩短了1小时。这是因为石墨烯添加在复合材料中产生了大量的相界面缺陷,这类面缺陷为原子的扩散提供了“快速通道”,从而加快了时效硬化进程,为后续的实际生产过程中节能提供了理论和实践依据。当石墨烯的添加量从0wt.%增加至0.5wt.%时,石墨烯/A356.2复合材料的抗拉强度显著提升,最大抗拉强度和屈服强度分别为383.3MPa、313.4MPa,对比A356.2铝合金提升了47.4%和63.9%。冲击吸收功和冲击韧性分别为2.9J和3.6J/cm~2,相比A356.2铝合金分别提高了61.1%和56.5%。TEM形貌显示出典型的共晶区域和Mg2Si相的存在,且Mg2Si相主要以球状形式存在。石墨烯与基体的结合情况良好,无孔洞、缺陷,无Al4C3界面反应物的生成。由于石墨烯独特的二维结构以及超大的比表面积,在铝熔体中作为理想的非自发形核核心,成为硅相形核的质点,引起硅相显著细化,提高了石墨烯/A356.2复合材料的力学性能。当石墨烯添加量为0.5wt.%时,点蚀电位从-0.907V上升至-0.734V,钝化区间从0.446V上升至0.618V。石墨烯/A356.2复合材料的耐点蚀提升,且在欠时效下具有最优的耐点蚀,在过时效下具有最差的耐点蚀性。