近年来,随着工业的发展以及科技的进步,具有高强度、低密度、高耐磨性、良好的尺寸稳定性以及低热膨胀系数的铝基复合材料（AMCs）已经应用在航空航天、汽车零件、电子封装等领域。石墨烯是一种性能优异的新材料,其具有高强度、高弹性模量,是世界上已发现材料中导电率、导热率最高的材料之一,被称为“新材料之王”。如果将两者结合,另外添加Si、Cu、Mg等元素,将成为一种新型的具有高性能的金属基复合材料—石墨烯/铝硅（Gr/Al-Si）多元复合材料。但是由于石墨烯以及Si、Cu、Mg等元素的加入,存在基体中石墨烯的分散、硅颗粒形态分布以及金属间化合物尺寸等问题,使得在切削过程中容易引起刀具的振颤、表面质量降低,对该复合材料的切削加工性能产生严重影响,限制了在工业上的应用范围。本文将通过粉末冶金法制备石墨烯/铝硅（Gr/Al-18Si）多元复合材料。通过改变石墨烯的添加量,利用金相显微镜、X射线衍射仪,研究石墨烯对Gr/Al-18Si多元复合材料微观组织的影响。结果表明,石墨烯的添加能够有效细化硅颗粒,金属间化合物Al₂Cu与Mg₂Si较多沿晶界线分布。通过对Gr/Al-18Si多元复合材料的力学性能以及物理性能进行测试,探讨石墨烯添加量对其宏观力学的影响规律。在摩擦磨损方面,进行了Gr/Al-18Si多元复合材料的往复摩擦磨损试验。通过改变石墨烯含量得出Gr/Al-18Si多元复合材料的摩擦系数随时间变化曲线图。测量复合材料在磨损试验前后的质量,计算磨损量,研究石墨烯含量对复合材料耐磨性的影响;通过电镜扫描实验得出Gr/Al-18Si多元复合材料磨面的SEM图,研究Gr/Al-18Si多元复合材料的磨损机制。对Gr/Al-18Si多元复合材料的磨损表面进行定量分析,通过计算Gr/Al-18Si多元复合材料磨损表面的计盒维数,研究复合材料的磨损量与分形维数的关系。在材料切削特性方面,建立了Gr/Al-18Si多元复合材料的三维有限元仿真模型,对不同切削参数下复合材料的铣削过程进行了仿真。分析了石墨烯含量以及切削参数对主切削力F_x以及切屑形态的影响规律。对Gr/Al-18Si多元复合材料进行了铣削试验,并将实验结果与仿真结果进行了对比。利用铣削试验数据,采用多元回归分析方法建立了Gr/Al-18Si多元复合材料传统的切削力经验公式,对模型进行显著性检验,利用该公式对不同参数下的切削力进行预测,并将预测结果与实测值进行比较。同时建立了Gr/Al-18Si多元复合材料切削力的BP神经网络预测模型,将两种切削力预测模型的精度进行比较,确定Gr/Al-18Si多元复合材料切削力预测的最佳模型。