现如今,以多层铜/镍复合材料为代表的新型材料已广泛应用于电池、电器元件、造船业等相关制造业。为了进一步提升多层铜/镍复合材料的力学性能,使其在实际应用中拥有更广的适用性,本工作把非均匀分布的石墨烯薄膜作为增强相引入铜/镍界面间,旨在发挥石墨烯优异的力学性能,制备出性能良好的金属基复合材料。本文采用电沉积和传统轧制工艺使石墨烯分散在金属基复合材料中,研究了非均匀分布的石墨烯薄膜对铜/镍复合材料力学性能的强化机理。并讨论了在不同层数比下,石墨烯薄膜对铜基复合材料界面的影响。本文的主要研究内容和结果如下:（1）研究了热轧后石墨烯薄膜厚度对多层铜/镍复合材料界面微观结构及拉伸性能的影响。结果表明,在800°C轧制后,石墨烯薄膜多以颗粒或者链状分布在铜/镍界面间,有效阻碍了铜、镍元素相互不对称的扩散行为,大量减少了界面处柯肯达尔孔洞的形成,强化了界面结合;同时,当复合材料受轴向拉力时,非连续的石墨烯薄膜还可以有效承担部分载荷。结合剪切迟滞模型发现,石墨烯薄膜的厚度在约为4.12μm时,抗拉强度和断裂伸长率分别为398 MPa和44.3%,强韧化作用比较明显。（2）研究了多层铜/石墨烯/镍复合材料在20%-80%的冷轧压下率下的界面微观结构和拉伸性能。微观组织观察结果表明,随着冷轧压下率的升高,非均匀分布的石墨烯薄膜不断碎化并且弥散分布在铜/镍界面间。力学性能表明碎化的石墨烯薄膜依旧可以承担部分载荷,石墨烯薄膜厚度约4.12μm的复合材料在压下率20%-80%冷轧后,相对于铜/镍复合材料的强度分别提高了80 MPa、53 MPa、47 MPa和35 MPa。这是因为石墨烯薄膜随着压下率的增大而逐渐碎化,所以载荷传递强化的作用逐渐下降。（3）研究了不同层数比下（1:1、1:2、1:4）石墨烯/铜基复合材料的微观组织和力学性能。试验表明,当层数比为1:1时,界面比较平直,石墨烯薄膜对铜基复合材料强韧化作用比较明显,抗拉强度和断裂伸长率分别为272 MPa和58.3%;层数比为1:2、1:4的复合材料在热轧后,界面出现弯曲、聚合的现象。不规则的界面在载荷作用下容易诱发微裂纹,造成界面结合强度变弱,从而降低了复合材料的力学性能。