随着电子信息技术的发展,功率器件热流密度不断增加,传统散热材料已难以满足当前的导热性能要求,亟需开发新一代的高导热散热材料。金刚石具有优异的热物理性能,导热率可达1200～2000 W/mK,热膨胀系数仅为2.3×10^-6/K。金刚石颗粒增强铜基复合材料具有高热导、热膨胀系数可控等优点,是新一代热管理材料研究的热点。由于金刚石与铜之间不润湿且存在化学惰性,导致两相界面结合弱,无法充分发挥金刚石优异的导热性能。本文采用一种制备铜/金刚石复合材料的新工艺-气压浸渗法,结合金刚石表面金属化和铜基体合金化两种不同方式引入碳化物界面层,通过界面改性提高铜与金刚石之间的界面结合,有效降低界面热阻,从而获得导热性能优异的铜/金刚石复合材料。通过金刚石表面金属化引入碳化物层,镀覆元素包括Mo、V、W、Ti、Cr等,其中Mo、V、W采用各自的氧化物与金刚石混合,Ti、Cr则直接使用金属粉与金刚石混合,均采用粉末覆盖燃烧法对金刚石颗粒进行表面处理。通过调控镀覆工艺参数,在金刚石颗粒表面获得一系列具有不同厚度及相组成的碳化物镀层,然后将镀覆后的金刚石颗粒与纯铜通过气压浸渗法制备铜/金刚石复合材料。研究表明,镀层的质量、厚度影响复合材料导热性能,均匀的镀层以及适中的厚度是获得高导热率的关键。金刚石颗粒表面镀覆V、Mo、W、Cr、Ti制备铜/金刚石复合材料的导热率最高值分别为205 W/mK、221W/mK、670W/mK、714W/mK、716W/mK。在铜基体中添加过渡金属元素熔炼铜合金,然后采用气压浸渗法制备铜/金刚石复合材料,铜基体中的合金元素与金刚石反应生成界面碳化物。系统.研究不同合金化元素、不同合金元素含量以及制备工艺对铜/金刚石复合材料导热性能的影响规律,重点研究了Ti、Zr、Cr三种元素。结果表明,铜基体中添加合金元素能够有效提高复合材料的导热性能,随着合金元素含量增加,导热性能出现先增高再降低的趋势。添加0.5 wt.%Ti时的铜/金刚石复合材料导热率为752 W/mK,添加0.5 wt.%Cr时的导热率为810 W/mK,添加0.5 wt.%Zr时的导热率为930 W/mK,后者相比未合金化纯铜基体复合材料的导热率提高约5倍。利用X射线衍射（XRD）分析了铜/金刚石复合材料以及从复合材料中萃取出来的金刚石颗粒,确认合金元素在界面处与金刚石发生反应生成碳化物导热率。利用聚焦离子束（FIB）及透射电镜（TEM）,重点研究了铜基体中添加不同含量Zr对碳化物界面层厚度的影响以及对铜/金刚石复合材料导热性能的影响。由于碳化物的导热率远低于基体铜与增强体金刚石,因此碳化物在提高界面结合的同时,也起着热阻层的作用,过厚的碳化物反而降低复合材料导热率。通过不同方法引入碳化物界面层所制备的铜/金刚石复合材料,其导热率均得到明显提升;由于界面改性的方式和元素不同,其热膨胀系数也略有差异,但均远低于纯铜,并与半导体材料相匹配。研究表明,气压浸渗制备铜/金刚石复合材料的导热率高、热膨胀系数低,可作为热管理材料在微电子芯片、激光器、半导体照明等高功率器件的散热方面具有良好的应用前景。