铜基复合材料因其高导电高导热和高温稳定性被广泛应用于真空开关、电阻焊电极等领域。原位纳米Al₂O₃增强弥散铜基复合材料除了具有高强度和高传导性的优点,再结晶温度高并且热稳定性能好;钨具有高的熔点、密度和硬度,强度高热膨胀系数低;铬的熔点较高,硬脆特性良好,截流值小并且开断能力强,铬和氧之间良好的亲和性保证了真空开关触头良好的吸气能力。这些特点决定了铜钨和铜铬合金在电触头材料领域的广泛应用。石墨烯因其良好的力学性能和高导电高导热被认为是理想的金属基复合材料增强体逐渐引起越来越多的关注。为此,本文在综合考虑弥散铜、W、Cr和氧化石墨烯各自优点的基础上,设计了弥散铜-W-Cr、弥散铜-W-Cr-氧化石墨烯两类铜基复合材料,并对其制备、结构和综合性能进行了初步研究。本试验采用真空热压烧结-内氧化法制备了Al₂O₃-Cu/15W5Cr、Al₂O₃-Cu/25W5Cr和Al₂O₃-Cu/35W5Cr等三种复合材料,以及掺杂氧化石墨烯制备的0.3GO/Al₂O₃-Cu/35W5Cr和0.5GO/Al₂O₃-Cu/35W5Cr两种复合材料。利用JF04C电接触触点测试系统进行电接触试验,分析了Al₂O₃-Cu/25W5Cr和Al₂O₃-Cu/35W5Cr两种电触头材料在电弧侵蚀过程中材料在动静触头之间的转移规律,并对试验后的表面形貌和熔焊力变化等进行了分析。另外,又通过热模拟试验分析了Al₂O₃-Cu/15W5Cr、Al₂O₃-Cu/25W5Cr和Al₂O₃-Cu/35W5Cr三种复合材料的微观组织变化规律以及W含量的变化对热变形的影响,并建立了本构方程,绘制了不同变形条件下的热加工图。最后,在Al₂O₃-Cu/35W5Cr复合材料的基础上采用球磨和冷冻干燥工艺掺杂了少量的氧化石墨烯制备出0.3GO/Al₂O₃-Cu/35W5Cr和0.5GO/Al₂O₃-Cu/35W5Cr两种复合材料,并对GO的演变、复合材料微观组织、强化机理和电接触性能等进行了研究。结果表明:纳米Al₂O₃颗粒弥散分布在烧结态的复合材料中,并钉扎位错;在DC 30 V、10 A-30 A的直流负载电接触试验中,Al₂O₃-Cu/25W5Cr和Al₂O₃-Cu/35W5Cr复合材料在试验后阳极质量增加,阴极质量减小,材料整体的转移方向是从阴极转移至阳极,但是当钨含量提高至35 wt.%时,材料转移和损耗量在25 A之后有减少趋势,触头的抗熔焊能力提高;电弧侵蚀过程中W颗粒经历了再烧结的过程逐渐富集形成针状骨架。在热变形过程中,Cr被挤压成了长条状,W发生了轻微的变形,内部萌生了大量的位错线,纳米氧化铝颗粒钉扎位错并引起位错缠结,在850°C,0.01 s^-1的变形条件下,Al₂O₃-Cu/35W5Cr复合材料仍然处于动态回复阶段。另外,随着W含量的增加,在同样的变形条件下流变应力也相应地增加,复合材料的热变形激活能也呈上涨趋势。掺杂氧化石墨烯制备的0.3GO/Al₂O₃-Cu/35W5Cr和0.5GO/Al₂O₃-Cu/35W5Cr两种复合材料致密度均大于98%,W颗粒和Cr颗粒均匀分布在弥散铜基体上,无明显团聚现象;X射线光电子能谱分析表明GO在950°C烧结温度下转变为还原氧化石墨烯,少量C原子与Cr原位反应在界面处生成纳米Cr₃C₂,锚固并钉扎界面对触头材料起到了强化作用;在DC 30 V、10-30 A直流负载电接触试验中两种触头材料在试验后阳极质量增加,阴极质量减小,两种触头材料的质量转移方向也是从阴极转移至阳极。和Al₂O₃-Cu/35W5Cr触头相比,含有0.3 wt.%GO和0.5 wt.%GO的两种触头材料烧结态的抗拉强度分别提高了45%和34%,掺杂0.5wt.%GO的触头材料抗熔焊性能最好。