做为二十一世纪新发现的材料,石墨烯在力学,电学和热力学等方面表现出了较高的性能,因此可以用作其他材料的增强相,制备出具有优异性能的复合材料。目前还没有关于使用球磨法制备石墨烯/高熵合金复合材料的报道,本文选择了厚度在4²0纳米,大小在5¹0微米,层数小于20层的石墨烯纳米片和一定配比的Fe、Mn、Co、Cr单质粉末,采用粉末冶金的方法制备石墨烯增强Fe₅₀Mn₃₀Co₁₀Cr₁₀合金复合材料,研究了合金粉末的机械合金化行为和微观结构,并对复合材料块体的微观组织,拉伸,压缩,摩擦磨损性能进行了研究。实验结果表明,当球磨时间不断延长,合金化程度不断增加,合金粉末平均晶粒尺寸减小,晶格应变增大,合金粉末先是被破碎变小,随后又逐渐增大变为片层状。通过测试表明,当球磨时间达到50小时,Fe、Mn、Co、Cr四种元素分布均匀且基本成比例;合金粉末的晶体结构为单一的FCC固溶体,表明粉末已经完全合金化。复合材料烧结后,块体仍是FCC结构固溶体,且晶粒发生细化。测试表明,复合材料的密度随着石墨烯含量的增多而降低,而材料硬度随着石墨烯的增多先增加后降低。拉伸和压缩试验表明,石墨烯含量的变化对复合材料的性能有显著影响。合金的强度增大,同时塑性降低,但值得注意的是当石墨烯添加量达到0.4%时材料的压缩性能最好,此时的强度和塑性都有提高。扫描电镜发现复合材料拉伸断口发现有大量细密的韧窝,表明材料主要断裂机制是韧性断裂。通过电子背散射衍射发现,材料中具有一定的再结晶组织,随着应变的增大,材料中的孪晶也随之增多。同时在拉伸的过程中小角度晶界增多,但极图和反极图表明晶粒的旋转没有规律,未形成明显的择优取向,最后因为多晶材料内部晶粒运动的不协调而导致了应力集中使得材料断裂。摩擦实验表明,Fe₅₀Mn₃₀Co₁₀Cr₁₀高熵合金平均摩擦系数在不同载荷下基本一致。而添加石墨烯使得摩擦系数降低62%,达到0.11,但是继续增加石墨烯对摩擦系数没有明显的改变。通过扫描电镜对磨痕的观察发现,复合材料存在磨粒磨损、疲劳磨损与氧化磨损。对磨痕二维轮廓的表征和计算发现材料的磨损量随石墨烯含量的增加明显下降,石墨烯的添加能够起到优良的耐磨减摩作用。综合分析认为,当石墨烯含量为0.4wt.%时,高熵合金复合材料具有良好的压缩性能与优异的耐磨减摩性能。