碳纤维增强铜基复合材料简称Cf/Cu复合材料,由铜基体和增强体碳纤维复合而成。铜基复合材料既拥有金属铜优良的导电和易于加工性能,还兼有增强体碳纤维高比强度和高模量的特点,特别是其优秀的高温热稳定性,非常适合作为高温导电产品的替代材料。本文采用灼烧、丙酮、硝酸以及硝酸与超声协同作用等方法对碳纤维进行表面预处理,通过考察预处理方式对碳纤维表面的改性效果,选出最优的预处理工艺;通过设计关于镀铜镀液配方和热还原工艺参数的正交实验方案,考察不同镀液组份和热还原工艺参数对于制备试样性能的影响,得到最优的镀铜镀液配方及热还原工艺参数,并探究热还原工艺中晶粒的生长机理。最后,通过设计关于热压烧结工艺的正交试验方案,考察不同烧结工艺参数对于Cf/Cu复合材料导电性、热膨胀性及其微观形貌的影响,确定最优的热压烧结工艺。本文的研究内容及主要结论如下:（1）用灼烧、丙酮、硝酸以及硝酸与超声协同作用的方式对碳纤维进行表面预处理,分析不同改性方式对于碳纤维表面微观形貌及失重率的影响,探究各类预处理方式的改性机理。研究结果表明:纤维的预处理方式对于镀铜效果有较大影响,根据择优成核效应特点,晶粒生长优先在纤维表面活性较强的区域进行;而灼烧结合硝酸与超声协同作用的处理方式对于碳纤维表面的改性效果最为理想,主要表现为经过处理的碳纤维不仅分散性得到明显提高不再呈束状团聚现象,而且经过热还原后其表面的铜覆层沉积效果最为理想。（2）通过镀铜镀液的正交实验方案,对镀液组分含量与镀铜效果的关系进行了试验。研究结果表明:聚乙烯醇浓度起主要影响作用,十二烷基苯磺酸钠次之,甘油最小。而主盐CuSO4·5H2O浓度依旧是影响镀液效果的主要因素,淀粉的加入可以有效改善镀液效果。本文确定最优镀铜镀液配方为:聚乙烯醇用量为1%,十二烷基苯磺酸钠用量为4 g/m L,甘油用量为7%。（3）采用高温热还原的方法制备了表面沉积层均匀的镀铜碳纤维,通过设计相关正交实验,探究最佳热还原工艺参数,并采用XRD、SEM和TG等分析测试手段探究镀层的物相及表面形貌,进而分析在高温、氢气气氛中表面镀层的生长机制。研究结果表明:还原温度以及氢气与碳纤维表面铜盐涂层中Cu²⁺的氧化还原反应共同作用才是沉积层生长的核心驱动力,而延长保温时间仅仅只是为铜覆层提供足够的生长周期,本文确定最优热还原工艺条件为:热还原温度为900℃,保温时间为90 min,保护气氛H₂:N₂（V%）为1:1。（4）考察镀铜纤维在高温条件下的抗氧化能力,通过SEM微观形貌照片和计算失重率,探究镀铜纤维抗氧化性能提升的机理。研究结果表明:与未镀铜碳纤维相比较,镀铜纤维的氧化失重现象明显减少,同时整体失重率增长更加平缓,这一现象表明碳纤维表面金属化能够作为一种提高碳纤维抗氧化性能的有效途径。（5）采用真空热压烧结法制备复合材料,通过设计相关正交实验,探究最佳热压烧结工艺参数,并利用SEM、电阻率和瞬时热膨胀系数等数据探究工艺参数与复合材料物理性能之间的关系,确定最优热压烧结工艺参数。研究结果表明:Cf和Cu的含量比例、热压温度、热压压力和保温时间均会对复合材料的导电性、高温热稳定性以及微观形貌造成显著影响。本文确定最优热压烧结工艺参数为:烧结温度为850℃、热压压力为15 MPa、热压时间为50 min。