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高强高导铜基材料是现代工业重要的基础材料。然而,铜基材料的强度和导电性通常难以兼顾,本文以力电性能优越的石墨烯作为增强体,采用机械合金化和SPS烧结的方法制备石墨烯／铜(G/Cu)复合材料可能是获得高强高导铜基材料的一条有效途径。探究了石墨烯含量、球磨时间和Co含量对材料的组织和力电性能影响,并通过第一性原理计算,研究Co掺杂对G/Cu界面结合性能的影响,进而探讨其对G/Cu复合材料力学性能影响的机理。利用扫面电镜、透射电镜、拉曼光谱、X射线衍射对复合粉体的物相组成、形貌及结构进行分析；利用万能试验机对复合材料的拉伸和压缩性能分析；利用涡流导电仪、显微硬度计、阿基米德排水法、膨胀测试仪分别测复合材料的电阻率、硬度、密度和热膨胀性能。随球磨时间及石墨烯含量的增加,复合材料增强体的分散均匀性、强度、硬度均呈增加的趋势。并且经TEM分析发现石墨烯与铜粉复合良好,石墨烯的结构很好。在8h的球磨时间下,石墨烯含量为0.5wt%复合材料的拉伸屈服强度为235MPa较纯铜120MPa提高了95.8%；压缩强度由纯铜的150MPa提高到620MPa性能提高了近3倍；均值硬度为123HV较纯铜的90HV提高到了36.7%,增幅稍小于0.4wt%G的材料硬度值为128HV(较纯铜提高42%)；同时导电率IACS达到了66.5%,而球磨时间为6h下的0.4wt%G/Cu的IACS值为81%,综合性能较纯铜明显提高。当球磨时间为6h时,对于Co掺杂的G/Cu复合材料的硬度达到了152HV,较纯铜提高了68.8%。复合材料中抗压强度稍低于未掺杂Co粉的G/Cu的抗压强度。对于4wt%Co的材料其抗压强度和失效应变分别为573MPa(约为纯铜的2.8倍)和52%。另外随Co含量的增加,相同球磨时间下烧结的试样断口形态由韧窝变成解离断裂,并且导电性呈降低趋势(0.2wt%Co掺杂的导电率IACS值达到60%)。根据第一性原理计算结果可得：未掺杂Co元素的G/Cu界面结合能为0.484eV；单个Co原子和两个Co原子掺杂时,G/Cu界面结合能为分别为-134.94eV和-149.26eV。表明了两相界面结合强度随Co掺杂浓度增大而增大。