在金刚石刀具切削过程中,随着切削温度的增加,金刚石表面会出现石墨化现象,导致金刚石的力学特性迅速降低,影响切削精度和使用寿命,故在加工过程中对金刚石的力学特性有着较高要求。由于石墨烯强度高,而且石墨烯与金刚石同为碳元素,可形成较强的亲和力以及难以剥离的石墨烯修饰层,所以石墨烯是提高金刚石表面力学特性的理想之选。本文将从微观角度探究金刚石基底石墨烯的吸附性能以及石墨烯-金刚石结构的力学行为。首先,本文先从石墨烯-金刚石结构本身出发,利用第一性原理方法,对金刚石基底石墨烯的吸附性能进行探究,得到金刚石基底与石墨烯间的吸附状态。针对金刚石的晶面、终端,以及石墨烯的掺杂、缺陷等因素进行研究,获得金刚石基底石墨烯的吸附性能影响规律,为石墨烯-金刚石结构的力学行为研究提供基础。其次,基于分子动力学仿真理论,建立金刚石基底石墨烯压痕仿真模型,探究石墨烯的存在对于金刚石表面硬度的影响规律。针对金刚石基底粗糙度进行进一步研究,获得金刚石基底粗糙度对于石墨烯-金刚石结构压痕特性的影响规律。建立金刚石基底石墨烯摩擦仿真模型,探究不同滑移速度下石墨烯-金刚石结构的摩擦影响,以及温度对石墨烯-金刚石结构的摩擦影响。在理论上揭示了石墨烯-金刚石结构的力学行为规律,并得到了石墨烯-金刚石结构的优异性。最后,基于石墨烯-金刚石结构的力学行为仿真,进一步开展了石墨烯-金刚石结构的力学特性实验研究。利用湿法转移技术,获得石墨烯-金刚石结构,进行石墨烯-金刚石结构压痕实验,将实验结果与仿真得到的规律作比较,验证模拟的可靠性。针对石墨烯-金刚石结构的摩擦规律,利用原子力显微镜进行摩擦测量实验,探究石墨烯对金刚石基底的摩擦影响规律,验证石墨烯-金刚石结构的优异力学特性。