石墨烯具有极高的弹性模量、强度和电/热导率,在金属基复合材料（MMCs）领域拥有巨大的应用前景。但是,石墨烯/金属之间界面结合差是制约石墨烯/金属复合材料发展与应用的关键问题之一。本文针对石墨烯与铜基体间界面结合弱的问题,提出通过两种界面改性手段:石墨烯表面负载碳化物（Mo₂C）纳米颗粒和基体合金化（在Cu基体添加Cr元素）进行石墨烯/Cu复合材料的界面强化。重点研究了改性后复合材料的界面结构（界面形貌、界面产物,界面相的位向关系、界面处的位错密度及分布）,及其对复合材料力学性能的影响规律。主要研究结果如下:（1）在还原氧化石墨烯（RGO）表面原位生长Mo₂C纳米颗粒（Mo₂C@RGO）,之后使用Mo₂C@RGO制备了Mo₂C@RGO/Cu复合材料。结果表明,Mo₂C纳米颗粒不仅牢固负载在石墨烯上,且与Cu基体形成了半共格界面,进而促进了整体Mo₂C@RGO/Cu复合材料界面结合强度的提高。力学测试结果表明,1 vol%Mo₂C@RGO/Cu复合材料的屈服强度和抗拉强度分别为238和292 MPa,比1 vol%RGO/Cu复合材料分别提高了26%和57%。Mo₂C@RGO/Cu复合材料强度的提高主要归因于Mo₂C纳米颗粒对Mo₂C@RGO/Cu复合材料的双重强化作用。一方面,Mo₂C纳米颗粒提升了RGO的载荷传递效率（占比⁸5%）,另一方面,Mo₂C纳米颗粒自身提供了Orowan强化作用（占比¹5%）。（2）通过基体合金化（Cu基体加入0.2 at%Cr）的方法制备了RGO/CuCr复合材料。发现在烧结过程中,RGO-CuCr界面处原位生成了微量的Cr₇C₃纳米层/纳米颗粒,使得RGO-CuCr界面转化为CuCr-Cr₇C₃和Cr₇C₃-RGO两个亚界面。在CuCr-Cr₇C₃亚界面处形成了共格/半共格界面,而在Cr₇C₃-RGO亚界面处形成了共格/半共格界面和界面畸变区。这两种类型的亚界面结合方式都起到了改善RGO/CuCr复合材料界面结合的作用。2.5 vol%RGO/CuCr复合材料的屈服强度和抗拉强度分别为267和352 MPa,比未合金化的RGO/Cu复合材料分别高出82%和19%。RGO/CuCr复合材料中的强化机制主要源于Cr₇C₃纳米层/纳米颗粒的双重作用,在提高界面载荷转移效率的同时也促进了RGO本身的位错强化能力。进一步研究了不同烧结温度下RGO/CuCr复合材料的界面形成与演变机制。Cr₇C₃的形成和演化主要包括四个步骤:非晶碳（AC）形成、AC层中Cr₇C₃的成核、Cr₇C₃的生长和Cr₇C₃的汇聚。相对较低（953 K）和高（1153 K）的烧结温度分别导致在RGO/CuCr复合材料界面处产生Cr-扩散的AC层和较大的Cr₇C₃纳米颗粒/纳米棒。两者均导致RGO/CuCr复合材料的力学性能低于预期。而在1053K下形成的中等尺寸（10-30 nm）的Cr₇C₃纳米层/纳米颗粒提供了最优的强化效果。