铝基复合材料具有良好的可加工性、耐蚀耐磨、轻质等特点,因而具有广阔的应用前景。石墨烯由于具有超高的力学性能以及独特的理化性质,特别是其极高的抗拉强度和杨氏模量,受到了研究者们的广泛关注,成为一种理想的铝基复合材料增强相。目前石墨烯增强铝基复合材料存在着石墨烯的质量较差、难以在铝基体中分散、石墨烯与基体界面结合性弱等诸多问题,因此探索新的工艺思路以获得具有优异综合性能的石墨烯增强铝基复合材料是目前的一个难题。本文利用原位化学气相沉积结合粉末冶金工艺,成功制备了石墨烯分散均匀、结构完整、与铝基体间界面结合良好的石墨烯/铝复合材料。首先利用盐模板法结合原位化学气相沉积,制备了纳米铜颗粒均匀负载的高质量石墨烯纳米片(CuNPs@GN),在此基础上采用间歇式球磨将增强相均匀分散在铝基体中,最后利用冷压烧结-热挤压法制备了石墨烯增强铝基块体复合材料。系统研究了前驱体溶液配比、原位化学气相沉积工艺参数对于石墨烯制备的影响;研究了增强相与铝基体间的界面反应;研究了粉末冶金工艺参数、石墨烯含量等对块体复合材料微观结构及力学性能的影响;系统探讨了石墨烯增强铝基复合材料的增强机制。研究表明,前驱体溶液的配比以及原位化学气相沉积温度对Cu-NPs@GN增强相的制备有着重要影响,优化工艺参数可以在提高石墨烯质量的同时实现铜颗粒均匀负载;间歇式球磨相对连续高能球磨避免了冷焊的发生,在实现增强相均匀分散的同时最大程度上保证石墨烯结构不受破坏;铜颗粒可以改善铝碳之间不润湿的现状,使石墨烯与铝之间形成牢固的界面结合,从而有利于石墨烯更好的发挥载荷传递作用,保证了石墨烯的增强效率;原位法制备的Cu-NPs@GN相对于非原位法制备的铜颗粒修饰石墨烯,铜颗粒不易在成型过程中脱落,增强效果更加明显;载荷传递机制、细晶强化以及奥罗万位错强化是Cu-NPs@GN/Al复合材料的主要增强机制,经过系统研究和计算,载荷传递机制占据主导地位。