随着现代科学技术和高科技产业的发展,对铜及铜合金的性能提出更高的要求,例如集成电路引线框架以及插拔电接触材料要求大于600MPa的强度并兼具良好导电、导热能力,在这些领域材料的力学性能成为主要因素,而目前非连续片层石墨烯/铜复合材料的强度通常在300-400 MPa之间,离实用要求还有很大的距离,亟待提高。本文以集成电路引线框架和插拔电接触材料领域为应用背景,旨在提高非连续片层石墨烯/铜复合材料的力学性能,同时获得良好的导电和导热性能,为该类材料的实际应用提供技术支撑。本文提出了分子级混合-自组装法和原位生长-复合法两种解决方案,希望能够通过构建层状结构实现对石墨烯/铜复合材料强度和韧性的提高。为了获得强度高、综合性能好的石墨烯/铜复合材料,基于传统的分子级混合和自组装方法,本文开发出一种具有多级层状结构石墨烯/铜复合材料的制备方法。该方法中的石墨烯是通过自上而下途径制得的还原氧化石墨烯(reduced graphene oxide,RGO)。研究发现,分子级混合过程中p H值为13.6、温度为20℃的条件下,复合粉体能够通过自组装形成多级层状结构。另外,石墨烯的体积分数和片径对复合材料的结构和性能有重要影响。体积分数为2.5%的石墨烯/铜复合材料抗拉强度为748 MPa,其电导率和热导率分别达到65.7%IACS和308 W/(m?K)。针对目前石墨烯/铜复合材料的制备工艺过于复杂,成本以及对设备要求较高等缺点,本文还提出了工艺极其简单的原位生长-复合法制备出综合性能优异的石墨烯/铜复合材料。以表面包覆油酸防氧化涂层的商用铜粉为原料,在烧结的过程中,利用铜的催化特性通过自下而上途径使油酸原位转化成石墨烯纳米片(graphene nanosheet,GNS),同时实现复合粉体的致密化。与其他制备方法相比,该方法能够“一步”制备石墨烯/铜复合材料,大大简化了工艺流程以及对设备的需求。研究发现,原始铜粉的粒径对于生成石墨烯的质量有重要影响。随着原始铜粉粒径的减小,油酸层与铜接触面积增加,从而使其受到更多铜表面催化作用,生成石墨烯的质量上升。粒径为300 nm铜粉制备得到的石墨烯体积分数为0.49 vol.%的复合材料最大拉伸强度为503 MPa,表观增强系数Ra为392。该复合材料还具有优良的导电和导热性能,其电导率和热导率分别为77.8%IACS和365 W/(m?K)。为了进一步提高复合材料的力学及导电性能,同时加强复合材料成形技术的基础研究,满足复合材料实际应用要求,本文对RGO/Cu和GNS/Cu复合材料进行轧制变形,研究了轧制比和轧制温度对两种复合材料的组织以及性能的影响。轧制比的增加能够细化基体晶粒,提高复合材料中的石墨烯分散均匀性。同时,基体中在轧制初期产生的微观裂纹随着轧制比的增加而发生愈合。这导致高轧制比的冷轧复合材料的拉伸强度和延伸率均有较大提升。随着轧制温度的降低,复合材料拉伸强度增加。变形量为85%室温轧制的RGO/Cu和GNS/Cu复合材料的延伸率与烧结态复合材料相比均有大幅度提高,分别达到8.8%和9.3%;同时保持抗拉强度在较高水平,分别为666 MPa和548 MPa。另外,高轧制比和高轧制温度均有助于提高RGO/Cu和GNS/Cu复合材料的电导率。变形量为85%,500℃轧制的RGO/Cu和GNS/Cu复合材料电导率分别达到81.8%IACS和85.2%IACS。