轻量化已经成为近年来世界汽车行业发展的潮流,尤其是新能源汽车的迅速推广对汽车轻量化更是提出了迫切的需求。铁基粉末材料是汽车粉末冶金零件使用最广泛的材料,提高铁基粉末冶金零件的力学性能对于汽车的轻量化有重要的意义。石墨烯目前被认为是金属基复合材料理想的增强体。考虑到Fe是形成碳化物的元素,且与石墨烯间存在着较大的密度差。因此,论文通过制定合适的化学镀铜工艺对石墨烯表面进行了改性,研究了化学镀铜工艺及其参数对石墨烯表面镀铜层质量的影响,以及铁基复合粉末的工艺性能和烧结体的力学性能与石墨烯含量之间的关系。本论文的主要工作以及研究成果如下:(1)采用超景深显微镜、SEM、XRD以及激光拉曼光谱仪等手段,对不同化学镀铜工艺条件下石墨烯表面镀铜层的成分、形貌以及结构进行了分析。结果表明,采用纯化-氧化-敏化-活化-还原-施镀的步骤,以丙酮为纯化剂、硫酸和硝酸为氧化剂、氯化亚锡为敏化剂、氯化钯为活化剂、次亚磷酸钠溶液为还原剂,硫酸铜、酒石酸钾钠、乙二胺四乙酸二钠(EDTA)、联呲啶、无水碳酸钠和甲醛为镀液主要成分的化学镀铜工艺,能够在石墨烯表面获得质量较高的镀层,是石墨烯表面化学镀铜的合适工艺。化学镀最佳工艺参数为镀液pH=12,镀覆时间40 min,温度50°C。(2)通过SEM对不同混粉时间下改性石墨烯在纯铁粉中的均匀分散程度分析,确定了混粉的最佳时间为0.5 h。研究了石墨烯加入量对复合粉末工艺性能的影响。结果表明,与无添加石墨烯的铁基粉末相比,石墨烯的加入会导致复合粉末的工艺性能发生变化。其中,松装密度变化不大,流动性和压缩性随石墨烯含量的增加先增大后降低,存在一最佳的石墨烯添加量。当石墨烯含量在0.15 wt.%时,流动性和压缩性达到最大。(3)用显微硬度计、电子万能试验机等检测了石墨烯增强铁基复合材料烧结体的力学性能。结果表明,石墨烯的加入量对铁基复合材料力学性能有显著的影响。随石墨烯含量的增加,复合材料的致密度呈现下降的趋势,但变化幅度不大;复合材料的硬度、抗拉强度、屈服强度均随石墨烯含量的增加呈现先增大后下降的趋势,存在一最佳的石墨烯加入量。当石墨烯加入量为0.15 wt.%时,硬度、抗拉强度和屈服强度均达到最大值,与无石墨烯添加的铁基烧结材料相比,分别提高了35%、31%和36%;石墨烯加入量过大或过小时,均会降低复合材料的冲击韧性。当石墨烯含量为0.15 wt.%时,复合材料的冲击韧性达到最大值,相比于不加石墨烯的铁基粉末烧结试样提高了60%。(4)通过金相显微镜和扫描电子显微镜对石墨烯/铁基粉末烧结试样的微观组织以及断口进行了分析,初步探讨了石墨烯增强铁基粉末材料的机理。