随着经济和科技的快速发展,对铝基复合材料的比强度、弹性模量、热稳定性、耐磨性等性能提出了更高的要求,开发轻量化高性能的铝基复合材料显得尤为重要。石墨烯具有优异的力学、光学、电学、导热等性能,将石墨烯作为增强相应用到铝复合材料中将具有极大的发展潜力和应用前景。文中研究了石墨烯的化学镀镍工艺、复合材料的制备工艺和石墨烯对复合材料组织性能的影响。获得的研究结果如下:（1）成功制备出表面粘附Ni金属纳米颗粒的石墨烯粉体（镍包覆石墨烯）。采用改进的Hummers法+高温膨化+超声制备石墨烯,并通过化学镀镍对石墨烯表面进行修饰。研究发现,随膨化温度升高,获得的石墨烯的比表面积从462m2/g（400℃）提高到644 m2/g（800℃）。膨化和超声处理后制备的多层石墨烯层数较少,表面较为纯净。石墨烯经敏化-活化-化学镀镍工艺中对石墨烯进行修饰,通过优化化学镀镍工艺参数,获得的最优化学镀镍工艺为:60℃水浴加热、pH值为12.5。最优工艺下获得的石墨烯表面分布着尺寸约为50 nm的Ni纳米颗粒。（2）获得了球磨时间和石墨烯含量对石墨烯分散性的影响。低能球磨后,Ni仍然粘附于石墨烯的表面。随着球磨时间的延长,石墨烯在铝基体中的分散越均匀,同时石墨烯也在球磨的剪切力作用下剥离成少层石墨烯。当石墨烯的含量为1.0 wt.%时,经72h球磨后即可获得石墨烯在铝基体中分散良好的混合粉末。对不同含量石墨烯/铝混合粉体在72h低能球磨的研究发现,当石墨烯的含量在1.5 wt.%及其以下含量时,石墨烯在铝基体中均匀分散,没有出现团聚的现象。当石墨烯的含量在2.0 wt.%时,镍包覆石墨烯发生了少量团聚。（3）获得了粉末冶金工艺参数对石墨烯/铝复合材料组织、密度和硬度的影响。随球磨时间延长,复合材料晶粒呈扁平片状,硬度逐渐提高,密度则呈现出先升后降的趋势。随真空热压烧结温度升高,复合材料的晶粒发生细化,密度和硬度均获得提高。580℃烧结时,复合材料已基本达到致密化;由于球磨过程中引入大量位错,在600℃以上,复合材料的晶粒发生了再结晶;当烧结温度达到630℃时,石墨烯表面的Ni颗粒与铝基体形成Al3Ni相,进而提高了石墨烯与铝基体间的界面结合强度。（4）采用粉末冶金和挤压法制备了石墨烯/铝复合材料,获得了石墨烯含量对复合材料组织和力学性能的影响,并探究了石墨烯对复合材料的强化机理。随石墨烯含量增多,复合材料的密度降低,硬度、抗拉强度和弹性模量均呈先上升后下降的趋势。当石墨烯的含量为1.5 wt.%时,复合材料的硬度、抗拉强度和弹性模量达到最大值,较铝基体分别提高了 20.2%、30.5%和37.5%。复合材料的断裂方式均为韧性断裂,断口上少量石墨烯呈拉出和搭接形貌,表面无纳米颗粒,说明Ni包覆层与基体形成了良好的界面结合。石墨烯对铝基体的强化机理主要为载荷传递、热错配引起的位错强化和Orowan强化等。（5）获得了石墨烯含量对复合材料热膨胀系数的影响。石墨烯/铝复合材料的平均热膨胀系数随温度的升高而逐渐升高,随石墨烯含量的增加,石墨烯/铝复合材料的平均热膨胀系数逐渐降低。纯铝在50℃时的热膨胀系数为23.38×10-6/K,在300℃时的热膨胀系数增大到28.81×10-6/K。当石墨烯的含量增加到2.0 wt.%时,热膨胀系数为23.29×10-6/K,达到了纯铝的80.8%。这是由于石墨烯的热膨胀系数较低,铝基体由于而升温而引起的热膨胀大于石墨烯的膨胀,又由于石墨烯与铝基体间界面结合较好,因此,在升温过程中石墨烯能抑制铝的膨胀,从而导致石墨烯/铝复合材料热膨胀系数的降低。