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电子器件朝小型化、多功能、高集成方向发展,导致电子系统产热速率急剧加快,易导致系统热失效,需依靠有高热导率(TC)、低热膨胀系数(CTE)、一定强度的热管理材料及时将热量传递至热沉或外部空间以保证电子系统的正常工作。本研究以高导热石墨材料为增强体,铜为基体制备高热/力学性能的石墨/铜复合材料,运用SEM、EBSD、TEM、XRD、XPS、热/力学性能测试等手段,开展了对石墨/铜复合材料的制备工艺、复合构型、界面及基体结构的优化与研究。系统地研究并优化了石墨/铜复合材料制备技术,主要包括高固含量浆料的制备、脱脂工艺设计与优化、烧结工艺制定等。结果表明.:约50～60 wt%固相粉末加入到有机添加剂(乙醇、聚乙烯醇缩丁醛、邻苯二甲酸二丁酯质量比13.2:1.2:1)后,浆料粘度约为1.0 Pa·s,复合材料生坯易与基板分离、柔韧性良好且鳞片石墨定向排列。高温无氧脱脂过程会使50 vol%鳞片石墨/铜(GF/Cu)生坯残留约0.384 wt%无定形碳,复合材料面内TC降低12.75%,厚度CTE降低至-8.34×10-6/K,抗弯强度提升10.84%。双向加压10 MPa,1000℃下保温2 h烧结制得界面结合紧密、致密度98%～99%的GF/Cu复合材料。对比研究了非连续相(鳞片石墨)和连续相(石墨膜)取向构型石墨/铜复合材料及其性能。结果表明:取向构型的50 vol%GF/Cu的面内TC相对未取向的GF/Cu复合材料提高约25.6%。相同石墨体积分数下(30～50 vol%),连续相比非连续相复合材料面内TC高28.8%～36.9%,得益于石墨高速导热通道的建立。探究了强碳化物形成元素Zr、Mo的添加对鳞片石墨/铜复合材料显微结构及性能的影响规律。结果表明:约50 nm的Cu5Zr、Zr及ZrC的颗粒在增强界面结合的同时,对铜基体起到颗粒强化作用,Zr含量为0.5 wt%时,复合材料面内TC提升2.1%,面内CTE降低至13.8×10-6/K,厚度CTE降低至-5.95×10-6/K(25～250℃),抗弯强度提升42.2%。原位Mo颗粒对铜基体的细晶强化及Mo2C对界面的铆钉强化提升了复合材料性能,在1 wt%Mo含量下,复合材料面内TC为598 W/(m·K),厚度CTE为-2.92×10-6/K(25～250℃),抗弯强度比鳞片石墨/铜复合材料高40%。