铜具有优良的导热性能而被广泛用作各种电子领域的散热元件。随着电子元器件向高功率密度方向发展,要求进一步提高铜基散热元件的导热性能。碳纳米管(CNTs)具有优良的力学、导电导热性能和极低的热膨胀系数是铜基复合材料的理想增强体,有望同时提高铜的导热性能和力学性能。本论文采用细胞破碎仪和高能球磨机对碳纳米管进行分散处理,研究了分散工艺对碳纳米管分散性的影响。采用机械混粉和高能球磨的方法分别制备了三种CNTs/Cu复合粉末,研究了混粉工艺对复合粉末形貌的影响,采用放电等离子烧结(SPS)技术固结成形CNTs/Cu复合粉末,研究了烧结工艺对CNTs/Cu复合材料的微观组织、力学性能和热学性能的影响,并通过优化模具结构和烧结工艺参数,成功制备了大尺寸CNTs/Cu复合材料。采用SPS对烧结态CNTs/Cu复合材料进行热变形处理,并通过Deform软件模拟热变形全过程,研究了热变形处理对复合材料微观组织、力学性能和热学性能的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和显微共焦激光拉曼光谱仪检测分析碳纳米管及CNTs/Cu复合粉末的形貌、物相和拉曼光谱。结果表明,以1%TritonX-100丙酮溶液作为分散剂,细胞破碎仪分散后的碳纳米管经干燥后可均匀分散于水中,并长时间静置不沉淀;球磨240min的碳纳米管仍保持其基本结构且无缠绕团聚,但碳纳米管长度减小。机械混粉工艺制备的CNTs/Cu复合粉末碳纳米管均匀包覆在球形铜粉上,且无碳纳米管团聚;高能球磨工艺(球磨720min)制备的CNTs/Cu复合粉末呈片状,碳纳米管被打断并均匀分布在铜粉中。两种工艺制备的复合粉末均无其他杂相生成。当采用梯度升温且保温时间为10min时,机械混粉工艺制备的CNTs/Cu复合粉末的最佳烧结温度和烧结压力分别为800℃和50MPa。碳纳米管均匀分布在Cu基体中,CNTs/Cu复合材料的致密度最高达98.8%,热导率最高达330W/(m·K),但抗拉强度和硬度较纯铜有所下降。高能球磨工艺制备的复合粉末经SPS后碳纳米管分布均匀无团聚,复合材料的致密度约98%,与纯铜相比,其热导率和抗拉强度有所下降,但硬度最高提高89.2%。通过优化烧结模具结构,成功制备了大尺寸(?60×60mm)高致密度(98%)且组织均匀的碳纳米管铜基复合材料。热变形对CNTs/Cu复合材料的微观组织和性能影响显著。CNTs/Cu复合材料经热变形后,碳纳米管随着铜颗粒形状的改变而发生团聚,导致材料内部孔隙增多,致密度降低。机械混粉工艺+SPS制备的CNTs/Cu复合材料热变形后硬度和热导率较变形前有所降低,但抗拉强度提高了近100%;而高能球磨+SPS制备的复合材料热变形后硬度略有下降(仍高于纯铜),热变形改善了碳纳米管的排布,因此热性能有小幅度提高,且抗拉强度提高了51.7%。