为了减少Al-CuO体系在原位反应过程中容易生成较大尺寸的Al₂O₃颗粒,因此引入稀土氧化物La₂O₃,构成Al-CuO-La₂O₃体系。以La₂O₃粉、Al粉、CuO粉、Cu粉为原料压制成预制块,纯铜为基体,采用原位反应近熔点铸造法制备铜基复合材料。利用光学显微镜、X射线衍射仪、差热-热重同步分析仪、扫描电子显微镜、能谱仪以及透射电子显微镜观察分析试样中各原位反应体系中产物种类、尺寸、形貌、分布及与Cu基体之间的界面微观结构。对比Al-CuO体系和Al-CuO-La₂O₃体系的原位反应过程和原位反应产物,对Al-CuO-La₂O₃体系进行热力学计算和构建原位反应过程模型;探讨La₂O₃添加量、Al₂O₃生成量对Al-CuO-La₂O₃体系中原位反应产物尺寸、形貌、数量以及分布情况,以及对制备的Cu基复合材料性能的影响,得出采用Al-CuO-La₂O₃体系制备原位Cu基复合材料的最佳工艺参数;研究原位反应产物Al₂O₃与Cu基体之间的界面形成机理、位向关系。具体结果如下:将La₂O₃引入Al-CuO体系后,原位反应过程,原位反应产物、形貌、尺寸及分布发生明显变化。在原位反应过程中,La₂O₃的加入改善CuO与Al之间的润湿性,加快CuO与Al的反应,使得在相对较低温度下生成纳米Al₂O₃颗粒,Al₂O₃颗粒形貌由原来的球形变为无规则的多边形,添加的La₂O₃在高温下与生成的Al₂O₃反应生成尺寸较小的稀土相La Al₁₁O₁₈。利用透射电镜和高分辨对纳米Al₂O₃颗粒与铜基体的界面结构进行分析,结果表明原位反应产物纳米Al₂O₃颗粒与Cu基体之间存在共格或半共格界面结构。当熔体预热温度为1180°C,反应物混粉时间为60min,预制块成型压力为12MPa,预制块中反应物摩尔比为Al:CuO:Cu:La₂O₃=2.2:3:6.5:0.21（即La₂O₃的含量为基体质量的0.6wt%,Al₂O₃颗粒生成量为基体质量的0.9%）时,在凝固过程中纳米Al₂O₃颗粒可充当形核质点,促进形核;少量微米Al₂O₃颗粒钉扎在晶界处,阻碍晶粒长大,二者共同作用达到细化晶粒的目的,最终获得均匀细小的组织,制备的Cu基复合材料的电导率和硬度达到最高,磨损量达到最低。