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石墨烯铝基复合材料具有强度高、耐磨性好和热膨胀系数小等优点,被广泛的应用交通运输、航空航天、能源动力等领域。在国家自然科学基金(项目号:51775521)和山西省回国留学人员科研资助项目(项目号:2017-095)的资助下,本文使用真空机械球磨法制备了AlSi10Mg-0.5wt.%graphene复合粉末,然后使用选择性激光熔化(SLM)成形高质量的AlSi10Mg-0.5wt.%graphene复合材料。优化了AlSi10Mg-0.5wt.%graphene复合材料的SLM成形工艺,分析了AlSi10Mg-0.5wt.%graphene复合材料的组织性能。研究结果如下:(1)研究了激光功率对SLM成形AlSi10Mg-0.5wt.%graphene复合材料质量的影响及缺陷的形成机制。激光功率为220W时,复合材料内的缺陷较少,成形质量最佳,激光功率小于220W,复合材料样品翘曲,激光功率大于220W,复合材料内的缺陷增多。复合材料内的缺陷主要有:1)AlSi10Mg粉末表面的氧化膜吸收空气中的水分,SLM过程中水分分解生成氢气,在复合材料内部形成氢气孔;2)复合粉末中若存在石墨烯团聚,在复合材料中形成石墨烯气孔;3)成形激光功率过高,复合材料内出现沿晶裂纹、液化裂纹和裂谷状不规则缺陷,成形激光功率过低,复合材料内出现不规则孔洞。使用适当的方法对粉末进行预处理,优化SLM成形工艺参数能有效降低缺陷的出现几率。(2)研究了石墨烯对AlSi10Mg-0.5wt.%graphene复合材料微观组织的影响规律。石墨烯加入后,可有效细化复合材料的晶胞组织,促进复合材料内共晶Si相弥散分布。石墨烯在复合材料内可作为形核基底,提高基体形核率。同时,石墨烯能阻碍晶界移动,抑制晶胞长大,起到细化晶胞的作用。石墨烯提高了复合材料的冷却速度,细化晶胞与共晶Si相。(3)研究了石墨烯含量、滑动速度和温度对AlSi10Mg-0.5wt.%graphene复合材料耐磨性的影响。研究结果显示,石墨烯薄膜和机械混合层的生成是复合材料耐磨性提高的主要原因。常温环境下,滑动速度5m/min,AlSi10Mg-0.5wt.%graphene复合材料磨损机制以磨粒磨损为主,混合有粘着磨损,AlSi10Mg合金的磨损机制为粘着磨损,AlSi10Mg-1wt.%graphene复合材料的磨损机制以磨粒磨损为主,混合有疲劳磨损。滑动速度为2m/min时,AlSi10Mg-0.5wt.%graphene复合材料的磨损机制以粘着磨损为主,混合有磨粒磨损。高温环境下,AlSi10Mg-0.5wt.%graphene复合材料和AlSi10Mg合金的磨损机制均为粘着磨损,复合材料的磨痕表面更加平整,摩擦系数曲线更加稳定,说明复合材料在高温环境下仍能保持较好的耐磨性。(4)研究了AlSi10Mg-0.5wt.%graphene复合材料的压缩变形行为。AlSi10Mg-0.5wt.%graphene复合材料的最大抗压强度较AlSi10Mg合金提升40%。复合材料最大抗压强度提高的主要原因:1)复合材料晶胞尺寸较小,起到细晶强化的作用;2)复合材料晶胞内共晶Si相的尺寸减小,弥散化分布,高效钉扎位;3)石墨烯与基体结合良好,保证载荷高效的传导,发挥石墨烯优异的力学性能。复合材料的断裂方式为韧性断裂。