镁基复合材料具有轻质高强的性能,是目前“轻量化”材料研究的热点,石墨烯由于其优异的力学性能被认为是镁基复合材料最理想的增强体之一。但是石墨烯增强的镁基复合材料存在强塑性不能协同提高的瓶颈,且石墨烯存在分散性差,与镁基体界面结合弱等问题。本文通过球磨粉末冶金法使氧化石墨烯与金属镧粉发生反应,制备了原位氧化镧包覆石墨烯（La2O3coated graphenes,La2O3@GNS）增强的AZ91复合材料,通过结构设计及界面调控,实现复合材料综合力学性能改善。具体研究工作如下:（1）预制粉体在球磨6 h时,由均匀片状转变为粗细比例搭配,这为多级结构的形成提供了有利条件。此时,氧化石墨烯缺陷较少,结构较完整,为原位La2O3@GNS的生成提供反应条件。通过烧结、挤压制备了不同含量La2O3@GNS（0～1.8 wt.%）增强AZ91复合材料。（2）烧结态组织晶粒尺寸随着La2O3@GNS含量增加,镁基体晶粒细化。且组织形貌也从方块状变成细长条状,多级结构越来越明显。显微硬度随着La2O3@GNS含量的提高逐步增加,当含量达到1.5 wt.%时,显微硬度达68.2 HV。在相同温度下,La与-COOH、-OH和C-O-C等官能团反应所需的化学反应热要比Mg所需要的少,La更容易与GO发生化学反应,最终形成La2O3。（3）挤压过程中,晶粒受到沿着挤压方向的挤压力以及垂直挤压方向的剪切力的作用,使组织由方块状粗晶逐渐变为细长条状细晶,且沿着挤压方向生长。最终形成的挤压态镁基复合材料,晶粒以细长条状为主,晶粒尺寸比烧结态更为细小,组织致密度得到了提高,缺陷明显降低,多级结构更明显。挤压态镁基复合材料随着原位La2O3@GNS含量的增加,力学性能提升明显,当含量为1.5 wt.%时,硬度达到93.3 HV,延伸率、屈服强度和抗拉强度比原始AZ91合金分别提高了149.3%、68.3%和50.2%,韧性提高,断裂方式从脆性断裂变成韧性断裂。随着原位La2O3@GNS含量的增加,镁基复合材料的摩擦性能得到提升,摩擦系数从0.50减小到0.32,磨损特征由粘着磨损转变为磨粒磨损。建立了屈服强度预测模型:屈服强度增量为镁基复合材料各强化机制叠加。多级结构在变形过程中对裂纹扩展起阻碍作用,粗细晶组织的变形不一引起的应变梯度,在粗细晶界面处形成位错塞积,形成背应力强化,最终实现镁基复合材料强塑性的协同提高。本文通过球磨粉末冶金工艺制备了原位La2O3@GNS增强的AZ91复合材料,通过对镁基复合材料界面调控及结构设计,实现强塑性的协同提升,为高性能镁基复合材料制备提供了一种新思路。