本发明属于高分子复合材料领域，特别涉及一种以新型纳米碳材料-石墨烯为填料的耐磨损硬质复合材料及其制备方法。该复合材料是由聚合物基体和石墨烯熔融共混、热压构成的硬质复合材料板，首先将石墨烯与聚合物基体及稀土稳定剂混合均匀，再用转矩流变仪熔融共混得到块体复合物，最后经平板硫化机热压得到硬质复合板材，二维石墨烯纳米碳材料在复合材料中的含量为0.1～3wt%。以炭材料为填料的聚合物基复合材料具有重量轻、易加工、耐腐蚀以及耐摩擦等特点在国防工业和汽车领域有着广泛的应用。本发明可以满足航空、航天、汽车、机械等领域对现有高性能聚合物复合材料越来越高的摩擦学性能的要求，且该复合材料制备工艺简单，易于实现工业化规模生产。