本文通过实验方法研究了 Zr元素含量和石墨含量对铜/石墨复合材料界面改性和力学性能的影响,并通过第一性原理方法研究了Cu(111)/TiC(111)体系与Ag(111)/TiC(111)体系表面与界面结构的稳定性与性能变化规律。具体研究如下:(1)在900℃下,采用真空热压烧结工艺研究活性元素锆以及锆含量对铜/石墨复合材料界面改性的影响。采用XRD、SEM研究了该体系随着Zr含量变化的相组成与微观组织结构,并利用维氏硬度计和静态液压万能试验机分别对样品进行硬度测试和压缩性能测试。结果表明,活性元素Zr在铜基体与石墨的界面处与石墨反应生成了新相ZrC,新生成的ZrC在铜基体与石墨的接触界面形成了一层均匀的过渡层。硬质相ZrC的形成使铜/石墨复合材料的硬度和抗压强度显著增加。(2)在900℃下,采用真空热压烧结工艺研究了石墨含量变化对铜/石墨复合材料力学性能的影响,结果表明,随着石墨体积含量的不断增加,铜/石墨复合材料的硬度逐渐减小,抗压强度与延展性也逐渐降低,这是因为铜基复合材料中作为支撑材料的铜含量逐渐降低,而过多的石墨严重影响了铜/石墨复合材料的性能。(3)采用第一性原理方法研究Cu(111)/TiC(111)界面体系的表面能、粘附能、界面能、电子差分密度以及分态密度等结构性质,结果表明C端界面主要存在离子键,而Ti端界面的稳定性由强烈的金属键决定。其中Ti-HS-Cu界面具有最大的吸附能(-2.904 J/m2)和最低的界面能(7.602～11.173 J/m2),界面间的相互作用力更强,界面结构更稳定。(4)采用第一性原理方法研究了 Ag(111)/TiC(111)界面体系的结构的稳定性规律,界面电子、电荷分布与相互作用情况,结果表明Ti端界面堆垛位点的稳定顺序为HS>FS>AS,而C端界面堆叠位点的稳定顺序为FS>HS>AS。电荷密度差和态密度分析结果表明,Ti端界面具有弱的金属键结合,而C端子界面具有离子键和共价键,并且C-FS-Ag界面具有更多的电荷积累和更强的电荷作用。