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石墨烯由于具有优异性能被看做是出色的增强体,而铝合金具有轻质高强的特点,因此石墨烯铝基复合材料是具有潜力的新材料,但是目前的研究主要是仅含一种基体的匀质复合材料的研究。本研究提出了一种新思路,通过调整浸渗的铝合金,制备出一种“骨架（A合金）-GNPs-基体（B合金）”结构的非匀质复合材料,使石墨烯两侧合金的成分与性能不同,在热挤压过程中石墨烯两侧产生不一致的剪切应变,通过非均匀变形促使石墨烯片层打开。为了获得“A硬B软”和“A软B硬”两种结构,本文采用了变形能力不同的三种材料:pureAl、6061Al、2024Al。以多层石墨烯纳米片（约15层）作为增强体,以6061Al粉作为骨架,与GNPs混合进行高能球磨并压成粉坯,分别以2024Al和pureAl作为基体,通过压力浸渗法渗入压制好的粉坯,制备出含量为0wt.%、0.6wt.%、1.2wt.%的非匀质石墨烯铝基复合材料,并与相同工艺制备的匀质复合材料（6061Al为基体的材料）进行对比。重点分析了石墨烯含量、石墨烯性质、热挤压以及骨架-基体体系对复合材料显微组织及力学性能的影响。另外,又以少层石墨烯纳米片（约7层）作为增强体,制备了含量为0.6wt.%的两种铝基复合材料:（Gr2/6061Al）/2024Al和（Gr2/6061Al）/pureAl（将所用的多层石墨烯简称为Gr1,少层石墨烯简称为Gr2）,分析这两种石墨烯复合材料的组织与性能异同。对复合材料的显微组织进行了研究,发现制备出的非匀质石墨烯铝基复合材料内部骨架和基体间元素扩散不明显,面内元素分布具有非均匀性。热挤压后,复合材料内的基体和增强体的组织形貌呈现出沿挤压方向的取向。EBSD表明匀质复合材料内晶粒尺寸呈单峰分布,而非匀质复合材料内晶粒尺寸呈双峰分布,晶粒也更细小。挤压后匀质复合材料内存在<111>和<100>两种织构,非匀质复合材料则只有<111>一种织构。Raman分析表明,热挤压后1.2wt.%（Gr1/6061）/pureAl内石墨烯的G峰从1604.6右移至1608.3,而1.2wt.%（Gr1/6061）/2024Al内石墨烯G峰从1605.8右移至1607.0,由于G峰右移与石墨烯层数和应力有关,而本研究中的试样为退火态,基本可排除应力影响,可判断出前者少层化的程度更大。热挤压能够使复合材料内的GNPs发生少层化,且基体软时GNPs少层化程度比基体硬时明显。TEM分析表明,挤压后大多数的Al-GNPs界面结合较好,石墨烯保存完好,但是存在少量界面反应,在0.6wt%（Gr1/6061Al）/2024Al复合材料界面处观察到细小的针状Al4C3,在0.6wt%（Gr1/6061Al）/pureAl界面处观察到MgAl2O4。对复合材料的力学性能进行了研究。结果表明,热挤压前,随石墨烯含量提高,复合材料的硬度、强度、模量均会提高,大致呈线性规律;Gr2复合材料弯曲强度和塑性比Gr1复合材料低,但弹性模量高。热挤压后,复合材料的弹性模量、弯曲强度和弯曲应变等指标会同时提高。热挤压后进行退火处理时,由于石墨烯的少层化机制,1.2wt.%（Gr1/6061）/pureAl复合材料比1.2wt.%（Gr1/6061）/2024Al的性能提升率高,其弯曲强度相比挤压前提高了26.2%,弯曲应变提高了115.8%;热挤压后进行固溶时效（T6）处理时,由于2024Al中存在析出相强化的作用,因此1.2wt.%（Gr1/6061）/2024Al复合材料的性能高于1.2wt.%（Gr1/6061）/pureAl,其拉伸强度达到364.2MPa,屈服强度为293MPa。因此,“A硬B软”的构型利于石墨烯的打开,但若想进一步提高复合材料的性能,应选用比骨架（A）软的且可热处理强化的合金作为基体（B）,同时得到石墨烯少层化的强化与析出相强化。