随着能源紧缺和环境污染的问题日趋严重,碳中和、碳达峰要求愈来愈逼近,运输装备轻量化愈加为工程技术界所重视。在轻量化材料中,镁合金以低密度、高比强度/比刚度、高阻尼、较强电磁屏蔽性能以及丰富的矿产资源而备受关注,但绝对强度低和耐磨性较差限制了其进一步广泛应用。石墨烯纳米片（Graphene nanoplatelets,GNPs）由于其极高的强度和良好的润滑性能有望同时提高镁基体的力学性能和减磨耐磨性能,然而GNPs本身易团聚且与镁基体润湿性较差,难以均匀分散在镁基体,强韧化效果有限。本文基于粉末冶金法,采用变速球磨（长时低速球磨+短时高速球磨）混粉工艺,系统地研究了球磨过程中基体粉末形态的演变特征以及GNPs的分散与损伤规律;并进一步通过冷压-烧结-热压-热挤压等工序,制备出具有优良综合力学性能和减磨耐磨性能的GNPs/AZ61镁基复合材料,对其显微组织及力学和摩擦磨损性能进行表征;研究了GNPs/AZ61镁基复合材料的强化机制和磨损机制。主要研究结果如下:（1）变速球磨可有效调控AZ61粉末颗粒形态和GNPs分散效果,是制备高性能GNPs增强镁基复合材料的有效途径。在变速球磨过程中,长时低速球磨致使AZ61合金粉末不断片状化,GNPs逐渐被分散并保持较低的结构损伤程度;同时GNPs/AZ61复合材料的组织逐渐细化,致密度、硬度和屈服强度逐渐增加,而塑性呈现出先降低后增加的趋势。GNPs/AZ61复合材料的最佳变速球磨参数为150 rpm-16 h+300 rpm-1 h。（2）添加适量的GNPs（0.25 wt.%）到AZ61基体中能在保持塑性的同时,实现复合材料强度的提升,复合材料的屈服强度和抗拉强度分别可达307.9 MPa和400.0MPa,较基体分别提高了56.8 MPa和41.1 MPa,断裂延伸率（13.9%）和基体（14.1%）相当。通过文献数据对比,GNPs/AZ61镁基复合材料实现了较高强度和良好塑性的配合,具有较大的应用潜力。屈服强度的提升主要归因于载荷传递强化。（3）GNPs/AZ61复合材料摩擦磨损行为受GNPs含量和摩擦载荷耦合影响。随着GNPs含量的增加,复合材料的减磨耐磨性逐渐被提高。当添加1.0 wt.%GNPs时,复合材料的耐磨性最好,摩擦系数和磨损体积分别较基体降低了16.7%和31.8%。在低载荷时（1 N）,AZ61基体合金的磨损机制以剥层磨损为主,随着GNPs含量的增加,磨损机制逐渐转变为以磨粒磨损为主。0.25 wt.%GNPs/AZ61镁基复合材料的主要磨损机制随载荷增加由磨粒磨损和轻微的剥层磨损过渡为粘着磨损。