石墨烯作为一种二维碳族材料,其具有优越的力学性能和物理性能,可以用来制备高强度、高导电、高导热的铝基石墨烯复合材料,但石墨烯存在易团聚、与基体发生界面反应以及湿润性差等问题。为了解决上述问题,本文采用高能球磨和放电等离子烧结（SPS）技术相结合的方法制备了G/Al复合材料和GA/Al复合材料,并研究了复合材料的力学、导电和导热性能。一般认为,烧结活泼金属时真空度越高烧结效果越好,因此研究了真空度(10~0、10-1和10-2 Pa数量级)对SPS制备的活泼金属（Al、Cr、Ti）的成分和力学性能的影响,为SPS制备铝基复合材料时真空度的选取提供依据。通过SPS制备了不同真空度下的活泼金属材料。首先,发现不同真空度下制备的活泼金属的氮氧含量与原始粉末相比有所下降,但真空度的提高对去除活泼金属中的氮氧不具备明显的效果,XPS结果显示活泼金属中去除的氮氧为原始粉末中游离态的氮氧。其次,真空度的提高对于活泼金属的致密度、硬度、抗拉强度及断裂形式基本无影响。综上所述,对于活泼金属的SPS制备,10~0Pa数量级真空度已满足要求。采用细胞破碎仪对石墨烯进行预分散,分散后的石墨烯在去离子水溶液中表现出良好的分散性。通过高能球磨来制备G/Al复合粉末,采取球磨转速350 rpm、球磨时间6 h（运行5 min间歇10 min）和球料比5:1的最佳球磨参数,制备得到的复合粉末中铝粉呈层片状,减薄的石墨烯分布均匀且能够吸附在铝粉上。通过研究了不同烧结温度与不同型号石墨烯对G/Al复合材料力学性能和电学性能的影响,得出SPS最佳的烧结温度为600℃和3#石墨烯的增强作用更好的结论。在烧结压力50 MPa,烧结温度600℃,保温时间10 min且梯度升温的条件下,制备了不同质量分数的G/Al复合材料,致密度均高达98.85%以上。0.3wt.%G/Al复合材料的力学性能和电学性能最好,其中维氏硬度、抗拉强度和电导率分别为35.3 HV、77.7MPa和19.9 m S/m,其中复合材料的维氏硬度比SPS制备的纯铝提高了13.5%。采用铝包裹的石墨烯（GA）来制备GA/Al复合材料。通过与制备G/Al复合材料相同的球磨工艺和烧结工艺,制备了不同质量分数的高致密GA/Al复合材料。3wt.%GA/Al复合材料的维氏硬度值为47.6 HV,比纯铝的硬度值31.1 HV提高了53%。2.5wt.%GA/Al复合材料的抗拉强度值为118.4 MPa,比纯铝提高了21.3%,但延伸率比纯铝降低了。复合材料的电学和热学性能表现出各向异性的特征,其中轴向的电导率比径向高,径向的热导率比轴向高,2.5wt.%GA/Al复合材料的轴向电导率和径向热导率分别为29.2 m S/m和201.5 W/（m·K）。