采用粉末冶金和热挤压工艺制备了石墨烯(GNS)增强的AZ91镁基复合材料,测试了复合材料的力学性能,并用扫描电镜和能谱仪对复合材料断口形貌进行了观察和分析。结果表明,添加0.1%的GNS时,复合材料屈服强度、伸长率和显微硬度分别为191 MPa、6.7%和60.4(HV),比基体分别提高了19.4%、11.7%和13.5%;与添加1.0%的CNTs的AZ91镁基复合材料强度和显微硬度相当,只是伸长率略差。复合材料经热挤压变形后,GNS在基体中存在平行试棒拉伸方向、与试棒拉伸方向成一定角度和垂直试棒拉伸方向三种分布状态。其中呈垂直拉伸方向的分布状态对复合材料力学性能的提高贡献最小,这使得分散在基体中的GNS难以发挥其优越的综合力学性能,导致复合材料强度和伸长率提升幅度有限。