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金属基石墨烯复合材料具有优异的综合性能,工业应用前景广阔,目前尚处于研究的起步阶段。本论文采用机械合金化与电场压力激活辅助烧结工艺（Field Actived and Pressure Assited Synthesis,FAPAS）相结合的方式,分别制备GNPs/Cu复合材料、GNPs/Al复合材料、GNPs/Mg复合材料三组金属基石墨烯复合材料。采用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）对三组金属基石墨烯复合材料的微观组织结构进行表征。使用热导率检测仪、电导率检测仪、维氏硬度检测仪、微机控制电子万能试验机、电化学工作站对三组金属基石墨烯复合材料的热导率、电导率、力学性能和耐腐蚀性能进行检测。研究粉体石墨烯对金属基石墨烯复合材料的微观组织结构和性能的影响机理。主要结论如下:（1）在Cu（111）面Cu原子与C原子有限扩散形成化合物Cu C8,提高了GNPs/Cu复合材料的界面结合强度。当石墨烯添加量为0.5wt.%时,在Cu基体中能够有效地分散,促进声子和电子在Cu基体晶界处的移动,GNPs/Cu复合材料的热导率和电导率分别提升2.9%和4.4%。由于石墨烯的粒径小,添加石墨烯能够有效地弥补材料在烧结过程中产生的孔隙等缺陷,提高了石墨烯与Cu基体的界面结合强度,GNPs/Cu复合材料的强度和硬度分别提升40%和17.6%。石墨烯能够改变Cu基体晶界处的电化学活化能,形成致密的膜层从而降低腐蚀溶液对基体材料的腐蚀,GNPs/Cu复合材料的耐蚀性能提高28%。当石墨烯含量超过0.5wt.%时,Cu基体晶界处出现石墨烯团聚现象,提高了GNPs/Cu复合材料界面的缺陷浓度,降低了GNPs/Cu复合材料性能。（2）通过优化烧结工艺,有效地抑制化合物Al4C3在GNPs/Al复合材料中的形成,提高石墨烯与Al基体的界面结合强度。石墨烯添加量为0.5wt.%时,在Al基体晶界处能够均匀的分散,由于石墨烯与Al基体有良好的界面润湿性,促进声子在基体材料中的移动,降低材料的界面热阻,在GNPs/Al复合材料表面形成导电网络,提高电子的迁移率和平均自由程,使GNPs/Al复合材料的热导率和电导率分别提升7.1%和4%;石墨烯能改变Al基体材料的晶体结构,在石墨烯周围形成晶格畸变的应力场,该应力场与位错应力场产生交互作用,使位错运动受阻,GNPs/Al复合材料的强度和硬度分别提升30.6%和44%;石墨烯能降低基体材料界面电容的介电损耗,在Al基体材料表面形成致密平整的膜层,提高GNPs/Al复合材料的电荷传递电阻,降低材料表面在电化学腐蚀过程中的弥散效应,使GNPs/Al复合材料耐腐蚀性能提高31%。石墨烯含量超过0.5wt.%时,团聚在基体晶界的石墨烯,降低复合材料的界面结合强度,导致GNPs/Al复合材料的性能下降。（3）C原子与Mg原子之间能形成很强的杂化、共价相互作用,降低基体材料的制备缺陷,提升GNPs/Mg复合材料的界面结合强度,增加基体材料的位错密度,提高材料在变形时晶界对位错移动的阻力,降低电流通过腐蚀电池两极间的电位差,增大GNPs/Mg复合材料的电极表面发生电化学反应阻力,起到钝化复合材料表面的效果。石墨烯含量为0.1%wt.%时,GNPs/Mg复合材料的热导率和电导率分别提高2.3%和14.6%,硬度和强度分别提高10%和21%,耐腐蚀性能提高89.1%。随着石墨烯含量的增加,提高了复合材料界面的缺陷浓度,使复合材料的界面结合强度降低,导致GNPs/Mg复合材料的性能下降。