非连续增强钛基复合材料（DRTMCs）在航空航天,汽车制造,武器装备等领域具有广阔的应用前景。其中增强相呈网络状分布的钛基复合材料在强度提高的同时能够保持良好的塑性,在复合材料领域备受关注。石墨烯（GR）具有优异的力学性能是一类理想的增强材料。GR增强钛基复合材料的研究中,增强相多呈均匀分布,带来严重塑性损失,同时GR分散以及与钛基体反应等问题等限制了其优异性能的发挥。本论文以少层GR（﹤10层）作为增强材料,大尺寸Ti6AI4V球形粉末（TC4,100-150μm）作为基体材料,制备了增强相呈三维网络状分布的GR/TC4复合材料,并讨论了不同界面状态和不同增强相含量（0.05-1.5 wt.%）的网状结构复合材料的物相组织、微观结构、力学性能、摩擦磨损和导热性能。首先通过化学交联和高温低压的放电等离子烧结（SPS,1050℃,60 MPa）探索实现增强相网络状分布的制备工艺。在TC4表面修饰PVA,通过化学交联实现了GR在TC4粉末表面的均匀分布,SPS烧结一步实现PVA去除和材料的致密成型,成功制备了增强相呈三维网状分布的GR/TC4复合材料。复合材料基体组织为α+β片层状组织,与TC4相比发生了晶粒细化。复合材料增强相由GR与TC4原位反应生成的Ti C及少量未反应完的GR混合组成,GR反应比例约80-90%,Ti C颗粒尺寸最大约300-500 nm。网状结构复合材料增强相主要分布在颗粒界面处,增强相内部基体几乎未被强化仍保持良好塑性。随GR添加量增加（0.25-1.5 wt.%）复合材料平均显微硬度逐渐增大,最大提升18%（1.5 wt.%GR）。复合材料压缩屈服强度最大提升27.3%（1.0 wt.%GR）,所有样品表现出良好塑性,断裂应变均高于28%。0.25 wt.%GR/TC4复合材料拉伸性能最佳,屈服强度提升7.1%,同时仍保持较高的延伸率10%。在化学交联和高温低压SPS制备网状结构复合材料的基础上,进一步优化制备工艺。采用三维旋转机械混合方式分散GR于TC4粉末表面;采用高压低温SPS烧结（700-950℃,150-500 MPa）,改变烧结条件来调控GR与基体的反应程度。温度高于850℃,复合材料基体组织为α+β片层状组织,随温度升高,片层组织尺寸增大。烧结温度低于900℃时,复合材料表现出较差的界面结合与拉伸性能,在900℃以上,可以实现良好的界面结合。900℃,250MPa烧结,保温时间由5 min延长至15 min,材料强度没有明显变化,塑性增大。进一步提高温度至950℃,样品塑性显著下降,强度无明显变化。在探索的各烧结条件中,900℃,250MPa,10-15 min复合材料力学性能最佳,该条件下的增强相,既能满足界面强度的要求,又保留一定量的GR发挥优异力学性能。复合材料中增强相为Ti C包裹GR的“核+壳”状结构,Ti C颗粒尺寸从GR一侧到TC4一侧逐渐增大,最大约为200-300 nm。在该参数下,讨论不同的GR含量（0.05-0.25 wt.%）的复合材料的组织结构和性能。复合材料的平均显微硬度随GR添加量增大而升高,0.25wt.%GR/TC4复合材料硬度达355 HV,比TC4提高9%。抗拉强度和屈服强度随GR添加量增大而升高,GR含量≤0.1 wt.%时塑性几乎无损失,超过≤0.1 wt.%塑性明显下降,0.1 wt.%GR/TC4复合材料拉伸性能最佳,屈服强度相对TC4提升23.0%,抗拉强度提升18.1%,仍保持较高的延伸率15.2%。优异力学性能源于GR/Ti C协同增强以及增强相准连续网络状分布,充分发挥基体塑性优势。在摩擦性能方面,GR/TC4复合材料的摩擦系数低于TC4,且随GR添加量增多呈下降趋势,0.2 wt.%GR/TC4复合材料摩擦系数为0.41,相比TC4降低了25.4%。摩擦系数的降低主要由于残余GR的润滑作用,复合材料的磨损机制主要为磨粒磨损,伴随轻微的剥层磨损和氧化磨损。导热性能方面,GR/TC4复合材料的热导率随GR添加量增加呈先减小后增大的趋势。0.15 wt.%GR/TC4复合材料热导率最小,为7.016 Wm-1K-1,0.25 wt.%GR/TC4复合材料热导率最高,为7.124 Wm-1K-1。GR添加量很小时,主要是材料中界面热阻增大使热导率减小;随GR添加量进一步增大,热导率的主导因素逐渐转变为导热性能优异的GR。