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铜具有良好的导电导热性以及延展性,已经广泛应用于电气、电子、机械制造业等行业。但铜的硬度和屈服强度较低,耐磨性差,使得铜在使用过程中过早失效。在铜基体中加入碳制备出的碳/铜复合材料,既提高了材料的强度和耐磨性,又保持了高的导电导热性。但由于铜对碳的润湿性不好,二者不能直接复合。如果采用在碳表面电镀铜或化学镀铜后再在低于铜熔点的温度下烧结复合,铜和碳是以机械结合的物理结合,导致界面结合度低,复合材料性能不理想。有研究表明,添加合金元素Ti可以改善碳/铜界面结合。本文通过在真空热压炉中制备含Ti元素的C/Cu复合材料,研究Ti的存在对界面造成的影响以及具体的浸润机制,不同Ti含量对合金液对碳碳复合材料坯体渗透深度的影响,以及原料含量对复合材料性能的影响。通过EDS线扫描和面扫描结果,结合XRD分析,Ti元素可以改善合金对碳纤维的润湿性的机理是:金属液中的Ti在碳纤维表面处与碳反应生成TiC过渡层,这种原位合成的TiC中Ti和C的比例并不是1:1,而是在碳纤维一侧C过量,而在金属铜一侧Ti过量。同时靠近铜金属一侧过渡层中铜含量逐渐增多。因此,高温合金熔体中的Ti的作用是在C/Cu界面处形成成分逐渐变化的过渡层,这种成分逐渐变化的过渡层自然地连接了碳纤维和金属铜,宏观上表现为铜液润湿碳纤维。通过制备碳碳复合材料坯体,研究不同Ti含量对合金液对碳碳复合材料坯体渗透深度的影响。结论为:当Ti含量在5%时,Cu-Ti液和C/C胚体基本不润湿;随着Ti含量的增加到10%,Cu-Ti液对C/C胚体渗透深度为404μm;当Ti含量为15%时,Cu-Ti液对C/C胚体的渗透最好,为866μm;当Ti含量为20%时,渗透深度减小,为427μm;当Ti含量达到25%时,渗透深度继续减小,为157μm。将短碳纤维、铜粉、钛粉混合均匀后制备了均一的Cf/Cu复合材料,对复合材料的抗弯强度和硬度进行了测定。实验结果表明:Ti/C摩尔比低于1.4,可以制备均一的短Cf/Cu复合材料;当Cf为3%时,复合材料抗弯强度随Ti/C摩尔比的增加先增大再减小,硬度总体呈上升趋势;当Ti/C摩尔比为1.6时,复合材料的抗弯强度随着碳纤维含量的增加而减小,硬度总体呈线性增加关系。