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石墨烯和碳纳米管因其优异的理化性能作为固体润滑剂添加到金属基复合材料中,能够有效改善材料的力学性能以及摩擦学性能。本论文通过粉末冶金法制备高性能的石墨烯/碳纳米管及其杂化结构增强镍基复合材料。采用XRD、SEM、TEM和Raman表征复合材料的形貌和结构,利用显微硬度计、三维轮廓仪和摩擦磨损试验机测试复合材料的力学性能和摩擦磨损行为,建立碳纳米润滑材料的组成、含量及摩擦副、载荷、摩擦环境对复合材料力学性能和摩擦学性能的影响规律,分析磨损表面形貌、结构和摩擦化学反应,探讨复合材料的强化作用和摩擦磨损机制。主要研究内容和结果如下:（1）采用粉末冶金方法,经冷压成型和高温烧结工艺,制备表面镀镍碳纳米管增强镍基复合材料,研究表面镀镍碳纳米管含量对复合材料力学和摩擦学性能的影响规律。结果显示,随着碳纳米管含量从0 wt.%增加到3 wt.%,复合材料的硬度从90 HV减小至57.56 HV,摩擦系数呈现先减小后增大的趋势,当碳纳米管含量为2 wt.%时,摩擦系数低为0.270,磨损率为1.028×10-3 mm3/N·m。碳纳米管在磨损表面形成摩擦转移膜,具有优良的自润滑性能,复合材料的摩擦系数减小为纯镍的35.5%。（2）采用粉末冶金方法,经冷压成型和高温烧结工艺,制备表面镀镍石墨烯增强镍基复合材料,研究表面镀镍石墨烯含量对复合材料力学和摩擦学性能的影响规律。结果显示,石墨烯含量为3 wt.%时复合材料硬度最高,为145.2 HV。随着石墨烯含量从0 wt.%增加到5 wt.%,复合材料的摩擦系数呈现先减小后增加的趋势,当石墨烯含量为4 wt.%时,复合材料的摩擦系数最低为0.219,磨损率为5.70×10-4 mm3/N·m。显然,石墨烯比碳纳米管具有更好的自润滑性能,但是石墨烯含量的阈值较高。（3）采用粉末冶金方法,经冷压成型和高温烧结工艺,制备石墨烯-碳纳米管杂化结构增强镍基复合材料,研究碳纳米杂化结构组成和含量对复合材料力学和摩擦学性能的影响规律。结果显示,一维碳纳米管和二维石墨烯起到了协同润滑作用,相比于单一碳纳米结构增强镍基复合材料,当石墨烯和碳纳米管含量为1∶3时,复合材料同时具有低摩擦系数（0.219）和比较低的磨损率(4.55×10-4mm3/N·m)。4 wt.%Gr-Ni复合材料硬度为96.54 HV,均高于石墨烯-碳纳米管杂化结构增强镍基复合材料。（4）采用粉末冶金方法,经冷压成型和高温烧结和复压复烧工艺,制备石墨烯-碳纳米管杂化结构增强镍铝基复合材料,研究复合材料在干摩擦和海水环境下的摩擦学行为。结果显示,镍铝合金材料和碳纳米杂化结构镍基复合材料经过复压复烧后样品的硬度分别提高了4.99%和49.80%。所制备的复合材料具有良好的环境自适应性,在干燥和海水环境下均表现出优异的摩擦磨损性能。特别是,在海水环境中使用Si3N4陶瓷球为摩擦对偶件时,4 N载荷所对应复合材料的摩擦系数和磨损率分别低至0.181和5.1×10-5 mm3/N·m。摩擦过程中外添加的石墨烯和碳纳米管形成的碳基润滑膜、海水形成的水润滑膜在一定程度上起到了协同润滑的效果,复合材料的磨损机制主要表现为疲劳磨损和腐蚀磨损。