本文创新性的将粉末冶金技术和化学气相沉积法相结合,原位生长石墨烯增强的镍铝基复合材料。利用SEM、XRD、Raman光谱和TEM等分析技术对复合材料的形貌和微观结构进行表征,并对复合材料的力学性能与摩擦学性能进行研究,主要结论如下:(1)原位制备的复合材料中石墨烯在镍基体中分布均匀、缺陷较少且结晶性好。铝的固溶导致复合材料中镍晶粒细化,随着铝含量的增多,铝的固溶引起镍(111)衍射峰从44.6°移动到44.3°,表明铝的固溶导致镍晶格膨胀。铝在镍中的固溶作用对石墨烯结构有重要调控作用,随着铝含量的增加,原位生长的石墨烯缺陷变多,层数减少。(2)利用维氏硬度计和微机控制电子万能试验机对复合材料的力学性能进行测试。结果显示随着基体中铝含量从0 at.%增加至16 at.%,复合材料硬度从108.2HV提高至172.5 HV,屈服强度从236 MPa显著增加至411 MPa。强度的提高主要归因于固溶作用、晶粒细化和石墨烯的第二相强化。原位生长的石墨烯不仅提高了镍铝基体的强度,而且表现出优良的增韧机制。(3)利用UMT-2多功能摩擦磨损试验机对材料的摩擦学性能进行表征。结果显示,随着铝含量的增加,复合材料的摩擦系数从0.75减小到0.55,磨损率从3.97×10~-44 mm~3/Nm降低到2.43×10~-44 mm~3/Nm。铝含量较低时,复合材料的磨损表面发生塑性形变,存在大量的弹坑状;当铝含量较高时,磨损表面呈现疲劳磨损产生的微裂纹,出现了剥落和犁沟,表现为剥落磨损和磨粒磨损。