最近一个世纪以来,随着技术的日益进步和机械工业的不断发展,铝基复合材料因其具有高强度,高耐磨性,低密度,以及热膨胀系数低等优点广泛应用于航空、航天和汽车工业以及船舶制造等领域。石墨烯是一种性能优良的新型材料,也是当今世界上具有高强度,高模量,高导热系数等特点的材料之一。如果将铝基复合材料与石墨烯结合并添加少量的硅,铜,镁等以及其他元素,将会得到一种新型高性能的金属基复合材料,即石墨烯/铝硅基复合材料。然而,由于目前国内外对石墨烯/铝硅基复合材料的各方面性能研究很少有人涉足,故而在机械工业领域并没有得到广泛的应用。石墨烯/Al-15Si-4Cu-Mg为本实验制备的复合材料。在金相显微镜中观察石墨烯/Al-15Si-4Cu-Mg复合材料的微观组织。观察结果表明,石墨烯的适量添加能够不同程度细化复合材料中的硅颗粒,使其更加均匀地分布在铝基体中。利用布氏硬度测量仪,测试石墨烯/Al-15Si-4Cu-Mg复合材料的显微硬度。测试结果为,随着石墨烯在复合材料中含量的增加,石墨烯/Al-15Si-4Cu-Mg复合材料的硬度值也随之增大;通过对石墨烯/Al-15Si-4Cu-Mg复合材料的一些力学性能的测试,实验结果表明,复合材料的抗拉强度与屈服强度均随着石墨烯在复合材料中含量的增加而增大。在进行往复摩擦磨损试验中,利用往复摩擦磨损试验机对不同石墨烯含量的Al-15Si-4Cu-Mg复合材料所生成的摩擦曲线图像进行分析。经过观察摩擦曲线得出,随着复合材料中石墨烯含量从0.3%增加到0.7%,复合材料的最大摩擦系数从0.9下降到0.65,摩擦系数的波动幅值从0.72下降到0.48。说明含有0.7%石墨烯的复合材料在摩擦磨损实验进行当中更加趋于稳定。通过观察复合材料磨痕的电镜扫描图,复合材料的磨损机制为磨粒磨损与粘着磨损。电镜扫描实验结论得出,复合材料中添加一定量的石墨烯能够起到改善复合材料基体本身抵抗磨损的能力。在材料切削实验中,当复合材料中石墨烯的添加量从0.3%提高到0.7%时,最大切削力从1103N上升到1305N后又下降到1106N,最大切削力呈现先增大后减小的现象。当主轴转速n从4000r/min増大到8000r/min时,最大切削力从1197N下降到1007N。当每齿进给量从0.05增大到0.15时,最大切削力从1100N增加到1250N。当切削深度从0.2增大到0.6时,最大切削力从1000N增加到1150N。对石墨烯/Al-15Si-4Cu-Mg复合材料切削仿真过程中,利用ABAQUS有限元软件建立了切削仿真加工模型,并且分析了仿真切削过程中mises应力的变化。仿真结论为,在刀具与工件刚接触的时候mises应力达到最大;随着切削的进行以及将要结束的进候,mises应力呈逐渐减小的趋势。