随着大规模集成电路和大功率电子器件产业的迅速发展,对高导热、低热膨胀系数封装材料的需求日益迫切。一般而言,金属材料难以兼具高导热系数与低热膨胀系数。但是W-Cu复合材料解决了这一矛盾,同时具有高导热、低热膨胀系数的优异性能,是首选的电子封装材料。W-Cu复合材料用作电子封装材料时,往往具有复杂的设计结构、更高的表面精度、更高的致密度等要求,限制了传统加工方式的应用。因此,开发W-Cu复合材料的先进制造技术是目前备受关注的研究热点。选区激光熔化成形技术是一种基于增材制造理念的新型成形技术,其在不借助其它工装夹具与模具的情况下,利用高能激光束作用于粉末材料上逐层成形任意形状的三维零件,经过后处理后,所形成的零件具有优异的物理、机械性能。因此,将选区激光熔化成形技术应用于W-Cu复合材料成形具有得天独厚的优势。本文以W-Cu复合材料和添加了烧结活化剂Ni的W-Ni-Cu复合材料为研究对象,采用选区激光熔化成形技术,系统地研究了粉末特征参数(粉末形状、粒度、振实密度、松装密度等)和工艺参数(激光功率、扫描速度、扫描线长度、搭接率等)对W-Cu复合材料成形性、微观组织及物理性能的影响,并探讨了激光熔化成形过程中的成形机制演变。由于球形W粉末价格昂贵,为了在工业应用中实现低成本化,在非球形W-Cu混合粉末中添加烧结活化剂Ni粉末,结合温度场数值模拟与试验验证,分析W-Ni-Cu合金的熔化模式,以及成形缺陷产生的原因,论证Ni作为成形电子封装材料过程中烧结活化剂的可行性。针对不同粉末特征参数的60W-Cu、70W-Cu和75W-Cu三种复合材料开展选区激光熔化成形性研究。混合粉末为球形时获得的致密度高于不规则块状粉末时获得的致密度,远高于不规则层片状粉末获得的致密度。随着W含量上升,W-Cu表面球化加重,显微组织中W颗粒联接与团聚现象增加,且球形度越高W和Cu之间结合越紧密。成形试样在x和y方向均发生了膨胀,在z向发生了收缩,膨胀量和收缩量都是采用球形粉末<块状粉末<片状粉末。试样中基体Cu上的显微硬度随着W含量增加而上升,W的弥散分布有利于增加基体硬度。通过理论计算与试验观察分析,确定选区激光熔化成形60W-Cu、70W-Cu和75W-Cu复合材料的成形机制为液相烧结机制。对于球形粉末混合的80W-Cu进行选区激光熔化成形,研究了工艺参数对其成形致密度的作用和对显微组织的影响规律。对激光加工中常用评估参数“体能量密度”存在的问题加以分析:体能量密度属于热力学参数,无法获得熔池内质量与动量等的变化。理论与试验研究表明,同一体能量密度数值下,不同的工艺参数得到的成形效果差异显著。对熔池内液相和固相进行受力分析,探讨了致密化行为的影响因素与演变规律。采用有限元法建立了选区激光熔化成形过程温度场的三维模型,以不规则块状W粉混合后成形的80W-5Ni-Cu合金体系为例,结合试验研究了不同工艺参数下温度场的变化及成形体的成形机制与组织演变。研究了在不同工艺参数区域中缺陷产生原因,不完全熔化区孔隙与球化产生的原因是温度低与固相烧结,过熔化区孔隙产生的原因是在熔化过程中发生了“keyhole”效应,球化区缺陷产生的原因是高速扫描加剧了熔液凝固速度大于铺展速度的属性。针对电子封装材料的高导热性、低热膨胀系数的要求,系统研究了采用球形W-Cu混合粉末和不规则块状W-(Ni)-Cu粉末选区激光熔化成形后的热物性参数和粗糙度。W含量低于70wt.%时,热量传输路径可以看为优先在Cu相中传导;当W含量高于70wt.%时,热量传输路径可以看作是以低热膨胀系数材料W作为核心,边缘由高导热相Cu包围。采用球形混合粉末时导热系数高于采用不规则块状混合粉末,二者成形后的热膨胀系数接近。随着W含量增加,成形表面球化程度加剧引起粗糙度增加。