新型中间相沥青基石墨纤维由于具有优异的性能(如高达900W·m-1.K-1的轴向热导率,仅为-1.45×10-6K-1的轴向热膨胀系数等),正逐步应用于高性能电子封装用金属基复合材料的开发。将其与金属铝适当复合能够得到兼具导热性能良好、热膨胀系数可调、密度小、加工性能优异等优点的新型电子封装材料。本论文主要从石墨纤维表面改性和优化制备工艺参数两方面来改善石墨纤维/铝复合材料的界面结合状态,从而提高复合材料的性能。分别通过化学镀和盐浴镀对纤维进行表面改性,采用真空热压烧结和真空压力熔渗技术制备短石墨纤维/铝复合材料。探寻石墨纤维表面改性以及复合材料制备的最佳工艺参数,对复合材料的显微组织、界面结合特性及热物理性能、力学性能进行检测和分析,并通过理论模型计算,为合理预测复合材料的热物理性能提供理论依据。研究表明：对石墨纤维进行化学镀镍、铜以及盐浴镀碳化铬、碳化钛、碳化钼处理,经过合理的工艺,可分别在纤维表面形成均匀致密且平均厚度约为0.5μm的Ni、 Cu以及Cr7C3、 TiC、Mo2C五种镀层。其中,以NaH2PO2·H2O为还原剂进行化学镀镍,镀层物质主要为Ni,并伴随有少量Ni3P；化学镀铜处理后的镀层物质全部为Cu；在纤维进行盐浴镀碳化铬过程中,Cr3C2最先生成,随着镀覆的进行,Cr不断与Cr3C2反应生成Cr7C3,镀层物质主要为Cr7C3；盐浴镀碳化钛后的镀层成分为TiC与少量Ti,随着镀覆时间的延长,镀层中的Ti不断反应直至镀层物质全部为TiC；以Mo03为镀覆粉末进行盐浴镀碳化钼,随着镀覆温度的提高,先由Mo03还原成M002,再由Mo02还原成Mo2C,最后镀层物质全部为Mo2C。石墨纤维经过表面改性后,有效地改善了纤维与铝之间的界面结合,有利于复合材料烧结的致密化。采用真空热压烧结制备石墨纤维/铝复合材料,在烧结温度650℃,烧结压力60MPa以及时间40min条件下,可获得致密度达98.8%,纤维体积分数为20-40%的复合材料。复合材料成形过程使得纤维择优随机排布在垂直于压力方向的二维平面(X-Y方向),导致了复合材料性能的各向异性。选用淀粉体系和石蜡体系粘结剂可以制备出合格的石墨纤维预制体。通过真空压力熔渗工艺,以改良两步加压方式,在熔渗温度800℃,熔渗压力1MPa下保压10min,并在降温至600℃时开始施加30MPa凝固压力,保压30min的条件下,制备纤维体积分数为40-60%的复合材料,致密度可达99.1%。真空压力熔渗能够致密化制备复合材料的纤维体积分数更高,并且制备相同纤维体积分数40%的镀覆复合材料,真空压力熔渗法得到的复合材料热导率比真空热压烧结法的更高,真空压力熔渗工艺更适用于高性能石墨纤维/铝电子封装材料的制备。基于Maxwell-Garnett有效介质模型和声子失配模型,对石墨纤维/铝复合材料热导率进行计算和分析。理论上,纤维与铝直接复合的界面热阻最低,对整体热导率的提升最有利。但实验发现,未镀覆石墨纤维/铝复合材料界面处存在微孔、狭缝以及不良界面反应,大大阻碍了热量在界面的传导,热导率最低。纤维经过表面改性后,复合材料的界面结合增强,提高了复合材料在X-Y方向的热导率。其中,盐浴镀覆碳化物层均能有效地在纤维和铝之间形成连续过渡层,复合材料的热导率较高,但各镀层元素在铝基体中的扩散情况有所不同,钛元素的扩散比铬及钼明显。化学镀覆镍、铜层与铝发生固溶扩散,生成Al3Ni、 Al2Cu来改善纤维和铝之间的润湿性,但难以在界面处形成连续的金属间化合物过渡层,复合材料的热导率次之。要获得高热导的石墨纤维/铝复合材料,需选用本身热导率高且在铝基体中扩散少的镀层。镀覆复合材料热导率从高到低依次为镀碳化钼、碳化铬、碳化钛、铜和镍复合材料。复合材料的热膨胀系数随纤维体积分数的增加不断降低。界面结合强度越高,过渡层物质热膨胀系数越小,复合材料热膨胀系数就越低。镀覆复合材料热膨胀系数由低到高依次为镀碳化钼、碳化钛、碳化铬、镍和铜复合材料。M02C镀层对提高石墨纤维/铝复合材料热物理性能的作用最大,同时,镀M02C复合材料界面连续平整,结合强度高,镀层与基体铝扩散程度一定,力学性能也最优。由于组织缺陷随纤维体积分数的增加有所增多,当纤维体积分数由40%提高到60%时,其X-Y方向的抗弯强度略有下降(从217MPa降到169MPa),但对热导率影响很小(为221-228W.m-1.K-1),与模型计算结果吻合得较好。该复合材料的热膨胀系数处于(6.0-9.4)×10-6K-1范围,能够较好地满足电子器件对封装材料的综合性能要求。