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Al基复合材料作为结构、功能一体化材料的重要应用之一是作为热管理材料,应用于电子封装结构中。CNTs高导热、低膨胀系数及优异的综合性能,因而,将CNTs与Al基体复合,有望获得高导热、热膨胀系数可控、低密度、兼备良好机械性能的理想电子封装材料。然而,CNTs/Al复合材料的增强相与基体之间润湿性差,界面结合不稳定,从而影响CNTs增强效果的发挥。鉴于此,本文展开CNTs/Al复合材料制备及不同合金元素参与下性能研究,旨在提高CNTs-Al界面的物理和化学相容性,改善界面结构及润湿性,调控性能。具体内容:采用超声波+搅拌预分散处理、变速球磨和真空热压烧结的工艺流程制备了CNTs/Al复合材料。研究了不同烧结温度和CNTs含量下CNTs/Al复合材料组织及性能的影响,确定了CNTs/Al复合材料最合理的烧结温度和CNTs含量。进一步添加不同含量的Ti/Nb/Zr（可能与CNTs反应生成第二相）和Mg-Zn-Cu（能与Al基体固溶）合金元素,揭示其对CNTs/Al复合材料的组织演变规律、碳管损伤情况,揭示合金元素掺杂对复合材料力学性能和热物理性能的影响规律。主要创新点如下:（1）根据CNTs/Al复合材料组织、力学性能及热物理性能变化规律,优化了最合理的烧结温度为500℃和CNTs含量为1.0 vol.%:（1）致密度和拉伸强度达95.7%和49.6 MPa,分别比300℃烧结温度的样品及纯铝基体提高了9.0%和78.4%;（2）平均硬度达到最高值37.6 HV,比纯铝基体提高了26.6%;（3）ID/IG值仅为0.939,比600℃烧结温度的ID/IG值降低了17.3%,碳纳米管损伤相对小;（4）不同测试温度下,复合材料在500℃烧结温度以及不同CNTs含量下均拥有更低的热膨胀系数。（2）揭示出不同含量Ti/Nb/Zr合金元素下CNTs/Al复合材料的组织演变规律、碳管损伤情况,并揭示其力学性能和热物理性能变化规律:（1）高硬度Ti/Nb/Zr合金元素加剧破坏了CNTs的结构完整性且含量越多,破坏程度越大;（2）因在基体中生成的金属间化合物及陶瓷相能增强CNTs和Al之间的界面结合,故复合材料的拉伸力学性能得到提高:当添加Zr元素含量为CNTs摩尔量50%时,其拉伸强度和拉伸断裂应变提高至57.3 MPa和13.3%,比CNTs/Al复合材料对照组分别提高了15.5%和60.2%,强塑性提高幅度最明显;（3）Ti/Nb/Zr合金元素的引入会在铝基体中产生微量的第二相颗粒,10 mol.%Ti-CNTs/Al复合材料致密度提高至96.1%;（4）添加10 mol.%Zr元素的复合材料拥有最低的热膨胀系数,在50℃、100℃、150℃和200℃的测试温度下,复合材料的热膨胀系数比CNTs/Al复合材料对照组分别降低了23.4%、14.9%、16.6%、16.4%。（3）揭示出在CNTs/Al复合材料中引入不同含量Ti/Nb/Zr合金元素的基础上,添加占Al粉摩尔量6 mol.%和10 mol.%的Mg-Zn-Cu强化元素对复合材料的组织演变规律、碳管损伤情况,并揭示其力学性能和热物理性能变化规律:（1）6 mol.%Mg-Zn-Cu合金元素对Ti/Nb/Zr-CNTs/Al-Mg-Zn-Cu复合材料的ID/IG值整体降低效果明显,对Nb-CNTs/Al-Mg-Zn-Cu复合材料中碳管的保护效果最明显,10 mol.%、30 mol.%和50mol.%Nb-CNTs/Al-Mg-Zn-Cu复合材料的ID/IG值分别比CNTs/Al复合材料降低了21.3%、26.6%和17%;（2）Mg-Zn-Cu合金元素的引入均会不同程度得提高Ti/Nb/Zr-CNTs/Al复合材料的致密度和硬度。10 mol.%含量合金元素的添加对Zr-CNTs/Al复合材料整体致密度的提升效果最大,比未添加Mg-Zn-Cu的10 mol.%、30 mol.%和50mol.%的Zr-CNTs/Al复合材料的致密度分别提高了4.5%、2.9%和2.4%;6 mol.%Mg-Zn-Cu的复合材料的硬度达到最大值61.12 HV、57.86 HV和61.28 HV,比纯铝基体分别提高了105.8%、94.8%和106.3%;（3）不同含量的Mg-Zn-Cu合金元素添加会不同程度提高复合材料的拉伸性能;（4）适当含量Mg-Zn-Cu合金元素添加可降低复合材料的热膨胀系数。在50℃的测试温度下,10 mol.%的Zr-CNTs/Al复合材料的热膨胀系数下降幅度最大可以达到27.9%。