碳纳米管(CNTs)具有独特的结构以及优异的性能,被认为是理想的复合材料增强体之一。CNTs增强铜基复合材料能获得强度的显著提升,但往往伴随着塑性和导电率的降低,不能充分发挥增强体和金属基体间的综合性能优势。采用复合结构的设计,实现增强体分布形态的调控和优化,是实现CNTs复合材料不同性能共同强化的重要思路。本论文采用3种不同的方法制备了CNT/Cu复合材料,研究了增强体结构、增强体表面改性及界面微观结构等对CNTs增强Cu基复合材料的力学性能的影响。(1)采用氢气刻蚀法对CNTs的结构进行调控,首先对CNTs进行酸化处理,其次,将纯铜粉球磨成片状,并将制得的酸化CNTs和片状铜粉混合球磨制备得到复合粉体,随后将复合粉体放入管式炉中并通入氢气,获得氢气刻蚀后的CNTs和铜粉的复合粉体,最后通过放电等离子烧结技术(Spark Plasma Sintering,SPS)将所得的复合粉体制备成块体材料。研究结果表明,通过氢气刻蚀的方法,在铜的催化作用下,可以使CNTs部分管壁打开,获得同时具有CNTs和GP特征的混合增强体(CNT-GP),GP结构可以有效增大增强体与金属基体的接触面积,提高载荷传递效率,从而提高复合材料的强度;而CNTs结构具有较大的长径比,可以有效提高复合材料的拉伸塑性。实验测得未经氢气刻蚀的CNT/Cu复合材料的抗拉强度和断裂延伸率分别为243MPa和6.0%。而经氢气刻蚀的CNT-GP/Cu复合材料的力学性能比未经氢气刻蚀的CNT/Cu复合材料的力学性能有明显提高。其中,氢气刻蚀时间为30min和60min的CNT-GP/Cu复合材料的抗拉强度和延伸率分别达到了285 MPa和14.0%,氢气刻蚀时间为60min的CNT-GP/Cu复合材料的抗拉强度和延伸率分别达到了303 MPa和9.8%。(2)采用无压放电等离子烧结工艺对CNTs进行表面包覆Ti C处理,首先称取CNTs和钛粉进行混合球磨,再加入CNTs与其混合球磨,其次,对球磨得到的复合粉末进行无压SPS烧结,得到经Ti C改性的CNTs(Ti C@CNTs)增强体。然后将增强体与铜粉混合球磨,最后通过SPS烧结将所得的复合粉体制备成块体材料。实验结果表明,采用无压SPS烧结工艺,可以在CNTs表面包覆上一层Ti C,Ti C@CNTs增强体有利于CNTs在Cu基体的均匀分散,从而提高Ti C@CNT/Cu复合材料所能承受的总载荷,提高复合材料的强度。实验测得Ti C@CNT/Cu复合材料的抗拉强度达到270 MPa,明显高于CNT/Cu复合材料(242 MPa)和纯铜(233MPa)。(3)采用分子级共混法和高能球磨法通过热压烧结在CNTs表面原位生成Ti C。首先利用分子级共混法制备CNT/Cu复合粉末,其次,称取适量钛粉与制备的CNT/Cu复合粉末进行混合球磨,经还原后获得复合粉体。作为对照样,首先称取铜粉和钛粉进行混合球磨,再加入CNTs进行混合球磨,经还原后获得复合粉体。最后分别通过热压烧结工艺将所得的复合粉体制备成块体复合材料。实验结果表明,两种工艺制备的复合材料中都有Ti C生成,但是采用分子级共混法制备的复合材料中,Ti C的分布更加均匀,这是因为分子级共混法可以减少CNTs的团聚,有利于CNTs在Cu基体的均匀分散性,通过分子级共混法制备的复合材料的强度达到了366MPa,明显高于通过高能球磨法制备的复合材料。