镁及其合金具有较低的密度、较高的比强度和比刚度,使其作为一种轻质结构材料而具有广阔的应用前景。由于镁属于活泼金属且其晶体结构为密排六方结构,导致其且力学性能和耐蚀性较差。而石墨烯由于其优异的力学性能可作为一种良好的增强体加入到基体镁合金中,结合表面微弧氧化技术有望制备出轻质高强、耐蚀性较好的石墨烯镁基复合材料,进而提高其在航空航天、汽车制造等领域的应用。本文采用微波烧结技术制备石墨烯/AZ91D镁基复合材料。研究烧结温度、压制压力和保温时间对AZ91D镁合金组织及显微硬度的影响,进而确定石墨烯镁基复合材料的制备工艺。采用石墨烯表面化学镀铜工艺来改善石墨烯/AZ91D镁合金间的界面相溶性。探讨镀铜石墨烯添加量和不镀铜石墨烯的添加对复合材料的组织结构、力学性能、耐磨和耐蚀性的影响。分析电解液体系、微弧氧化时间和镀铜石墨烯含量对复合材料微弧氧化膜层的微观组织形貌、物相组成及耐蚀性的影响。研究结果表明,微波烧结AZ91D镁合金的相对密度和显微硬度均随着压制压力、烧结温度和保温时间增加呈先增大后减小的趋势,当坯体成型压力为350MPa,微波烧结温度为550℃,保温时间为20min时,材料的相对密度和显微硬度最好。对石墨烯表面进行化学镀铜,铜颗粒均匀分布在石墨烯表面。镀铜后石墨烯出现团聚现象,但其结构完整性没有被破坏。石墨烯添加对基体组织晶粒大小无明显影响,随着镀铜石墨烯含量增加,复合材料的相对密度减小,显微硬度增大,其抗弯强度和压缩强度呈先增大后减小的趋势,当镀铜石墨烯添加量为0.1wt%时分别达到最大。镀铜石墨烯的加入使得复合材料的耐磨性增加,耐蚀性降低,相对于不镀铜石墨烯镁基复合材料其力学性能和耐磨性提高,而耐蚀性降低。石墨烯/AZ91D镁基复合材料在三种电解液体系中微弧氧化,硅酸盐体系膜层光滑平整,微孔分布较为均匀;磷酸盐体系膜层表面存在较多裂纹,微孔分布不均匀;铝酸盐体系膜层较为疏松,微孔尺寸最小。硅酸盐体系膜层的物相主要为SiO2和MgO,磷酸盐和铝酸盐体系膜层物相主要为MgO。三种电解液体系复合材料微弧氧化膜层的耐蚀性较基体均有所提高,且硅酸盐体系膜层的耐蚀性大于磷酸盐体系和铝酸盐体系。在硅酸盐电解液体中,随着微弧氧化时间的增加,复合材料微弧氧化膜层表面开始出现裂纹。氧化时间为5min时,制备的膜层表面均匀平整且无裂纹,其耐蚀性最好。随着石墨烯含量增加,复合材料微弧氧化膜层微孔孔径减小,耐蚀性降低。