SiC/Al复合材料具有优异的导热性能、较低的膨胀系数和较高的比刚度，在电子封装材料领域的应用备受青睐。此类复合材料的导热率和热膨胀系数主要决定于颗粒体积分数，且热膨胀系数和导热系数均与体积分数成反比。本论文以降低SiC/Al复合材料热膨胀系数的同时保证较高导热率为目标，建立2D模型模拟预测颗粒排布微结构与其热性能的关系，通过微结构的控制来实现SiC/Al复合材料的高导热和低膨胀性能。　　为了建立颗粒排列微结构与SiC/Al复合材料热性能的关系，首先对复合材料的热性能进行模拟，开发更接近实验结果的性能预测模型。通过有限元模型与经典热性能预测模型的对比可以看出，基于真实微观结构建立的有限元模型模拟结果更接近实验值。网格尺寸为颗粒粒径的1/50时，在满足有限元模拟精度1%的同时，减少了计算量。　　根据导热机理和热膨胀机理设计制备了体积分数为60±1%的球形团簇微结构SiC/Al复合材料。球形团簇直径为300μm且内部颗粒体积分数为65%时，复合材料具有最优的导热率和热膨胀系数。其导热率和热膨胀系数分别为222±5 W/m·K、8.6±0.3 ppm/K。其热膨胀系数与目前工业用体积分数为63%均匀结构SiC/Al复合材料的性能相近（8.5±0.5 ppm/K），但导热率提高了22%（180±6 W/m·K）。性能改善的主要原因为球形团簇结构提高了颗粒间的热流密度从而使复合材料整体导热率增大；团簇微结构之间的相互作用使得热膨胀系数减小。　　为了进一步提高复合材料的热性能，设计制备了由两种不同排列微结构组成的层状复合材料。平行层状方向的导热率达到了231±5 W/m·K，热膨胀系数为8.5±0.3 ppm/K。垂直层状方向的导热率为209±5 W/m·K，热膨胀系数为10.8±0.5 ppm/K。与球形团簇微结构相比，在平行层状方向复合材料的导热率有了进一步的提高，热膨胀系数仍保持相同的水平；在垂直方向上导热略微下降、热膨胀系数增加。这种微结构复合材料存在各向异性，平行层状方向导热增加的原因是由于不同结构中的颗粒协同热量传递使得复合材料的导热性能进一步增强。