石墨烯具有出色的机械和物理性能,被认为是制备复合材料优良的增强相,使用石墨烯制备复合材料可以明显的提高合金的机械性能。在铜基体中引入石墨烯,如何改善石墨烯在铜基体中分散性,保证石墨烯结构的完整性,是提高石墨烯-铜基复合材料机械性能的关键。本文通过机械球磨和放电等离子(SPS)烧结工艺,分别制备了两种不同粉末状态(元素粉和预合金粉)的石墨烯-铜铬锆合金。分析了石墨烯在铜基体中的分散情况,研究了石墨烯含量对合金组织及性能的影响。通过对元素粉制备的石墨烯-铜铬锆合金分析得出,石墨烯质量分数为0.25%时,其在铜基体中分布均匀。0.25%GNP-CuCrZr合金的导电率高达91.5%IACS,此时合金的力学性能达到最优,拉伸屈服强度为144MPa,较Cu-Cr-Zr合金提高了62%。对石墨烯-铜铬锆合金屈服强度贡献率最大的是载荷传递强化模型。摩擦磨损实验表明,随着石墨烯含量的增加,合金的磨损率在不断下降,加入少量石墨烯,合金的磨损行为主要为粘着磨损,当石墨烯含量较高时,接触面形成致密的碳质层起到润滑作用。对元素粉制备的合金分别进行热轧和退火处理。轧后合金的致密度达到98%,0.25%GNP-CuCrZr合金导电率为97%IACS,与轧前相比提高了10.2%;拉伸屈服强度和断裂延伸率分别为153.7MPa和34%,比轧制前提高了6.7%和143%。通过热轧,合金组织达到有效的致密化并增加铜与石墨烯之间的结合强度,提升合金的强度。轧后耐磨性研究表明,热轧更进一步提高了合金的摩擦性能。退火对合金的机械性能并未有明显提升,这与Cr颗粒在铜基体中是单独存在的,并未起到第二相强化有关。预合金粉制备的石墨烯-铜铬锆合金,在干混与湿混两种不同球磨工艺中,由于石墨烯与铜之间的湿润性差,预合金粉表面张力过大,石墨烯无法均匀分散在基体中,其以第二杂质相存在于基体,导致合金力学性能降低。对比两种不同粉末状态下烧结的合金,预合金粉中Cr和Zr是以弥散强化相的形式存在,所以烧结后Cu-Cr-Zr合金机械性能远高于元素粉的。