WCu合金由于具有高强度、高抗烧蚀性能和抗熔焊特性以及良好的导电导热性能,而被广泛应用于各种高压断路器的核心部件的电触头材料。近年来,随着能源的分布,要求远距离、超高压输电,尤其是超高压大容量输变电和新型电子产品的小型化发展,对触头材料的性能提出新要求,比如同时具备高的电性能和极好的抗烧蚀性能等。而WCu合金作为制备中、高压触头的首选材料,为获得满足新型触头材料的需求,本文通过掺杂优异性能的石墨烯进行改性研究。首先采用一种新型绿色还原剂二氧化硫脲通过氧化还原法制备石墨烯,并将其作为第三相新组元通过球磨混粉结合传统无压熔渗烧结工艺添加到WCu基体,通过X射线衍射仪、拉曼光谱、X射线光电子能谱和透射电子显微镜对石墨烯微观结构进行表征,同时采用金相显微镜、透射电镜等手段表征钨铜石墨烯复合材料的组织结构。研究温度、还原剂量和还原时间对石墨烯结构的影响以及石墨烯的添加对钨铜复合材料显微组织、物理性能和电弧烧蚀特性的影响。最后探讨分析绿色还原法制备石墨烯的机理及石墨烯对WCu触头材料电弧烧蚀性能影响的内在机理。研究结果表明:1.还原温度为85℃,还原时间为1.5 h,还原剂的量为0.2 ml获得结构缺陷密度少、薄纱透明状分布的石墨烯。这种绿色还原剂具有低成本、无毒、高效率和环境友好等优点。其主要还原机理是二氧化硫脲在碱性和加热条件下的强还原性和溶液中H+的对氧化石墨烯的开环能力。2.在球磨后的粉体和熔渗烧结后的块体材料中均可检测到石墨烯的存在。当石墨烯添加量为1.0wt%时,部分石墨烯会在高温熔渗过程中与钨相反应生成碳化物。生成的碳化物分散在基体中破坏W相结构,Cu相结构完整。但石墨烯的添加可以细化W颗粒尺寸,最大可由原始的～45.50μm细化到～14.67μm。同时石墨烯可以起到活化烧结W骨架的作用。3.随着石墨烯的添加,复合材料的相对密度提高1.0wt%石墨烯/钨铜复合材料的相对密度达到98.4%。复合材料的硬度随石墨烯的添加而提高,当添加量为1.0wt%时,材料的硬度达到HB208,较原始的钨铜合金提高21%。复合材料的电导率随着石墨烯的添加先得到一定提高,随后急剧下降。在石墨烯添加量为0.5wt%时,电导率达到最大值为～46.0% IACS。4.钨铜触头材料在烧蚀过程中的质量损失随着石墨烯添加量的增加呈现出先减小后增加的趋势。添加0.5wt%石墨烯时,质量损失最小,仅为0.42mg,相比原始合金抗电弧烧蚀性能提高30%。钨铜触头材料的耐电压强度随着石墨烯质量分数的增加先升高后降低,相比未添加石墨烯的WCu合金来说(击穿场强5.5 X 106V/m),当石墨烯添加量为0.5wt%时,击穿场强达到7.0×106V/m,提高27.3%。5.在电弧烧蚀过程中,电弧烧蚀首击穿相由铜相转移到低功函数的石墨烯表面,同时烧蚀表面铜液的飞溅较小,烧蚀坑周围平坦,石墨烯起到分散电弧的作用。石墨烯改善钨铜触头的机理可认为主要是电子转移、电弧能量分散以及功函数差异所致。