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由于具有单质Cu的良好延展性和优异导电、导热性和单质W的高强度、低热膨胀系数等优异的综合性能，Cu-W体系复合材料在电子领域、电工领域、高温领域和航空航天等领域都有着重要的应用。但是随着经济的快速发展，Cu-W体系复合材料的性能，尤其是热性能不能满足实际应用的要求。本文通过改进制备工艺、调节Cu-W界面结构和添加第三相以提高Cu-W体系复合材料的性能。为了获得低温下致密的、具有Cu网络结构的Cu-W体系复合材料，本文首先采用化学镀方法，制备Cu包覆W复合粉末（Cu@W复合粉末），研究结果表明，当稳定剂为10mg/L的二联吡啶，反应温度为40℃、镀液pH为11.5时，可以获得致密的、Cu包覆均匀的Cu@W复合粉末，获得的Cu@W复合粉末纯度高，实际组分与设计值误差仅为3%左右。以Cu@W复合粉末为原料，采用真空热压烧结技术制备出20wt.%Cu-W复合材料，研究了不同Cu含量的Cu@W复合粉末中对Cu-W复合材料结构及其性能的影响。研究结果表明，在950℃-100MPa-2h的烧结条件下实现了Cu-W复合材料的致密化，其致密度达到99.3%，形成了W颗粒分布均匀的、连通的Cu网络结构；研究分析认为其致密化机制是采用Cu@W复合粉末的减少了W-W之间烧结和W颗粒的团聚和拱桥效应，以Cu-Cu之间的烧结为主，从而促进了Cu-W复合材料的低温致密化。Cu-W复合材料的热学、力学和电学性能则随着Cu@W复合粉末中Cu含量的增加而变好，采用20Cu@W复合粉末为原料制备的Cu-W复合材料各项性能达到最佳，此时热导率达到了最大值239.0W/(m K)，接近理论热导率240.0W/(m K)；热膨胀系数最小值为7.39×10-6/K，低于文献报道的8.5×10-6/K；抗弯强度最大值达到976.7MPa，高于文献报道的670.4MPa；维氏硬度最大值为224.8HV，略低于文献报道的249.5HV；电导率最大值为50.6%IACS，高于文献报道的24.7%IACS。完整Cu网络结构的形成使得Cu-W复合材料的整体性能得到提高。以第二章为基础，第三章在Cu-W界面处引入高熔点的WC化合物，改善Cu-W界面结构，从而改善Cu-W体系复合材料结构和性能。本章研究了WC化合物含量对Cu-WC/W复合材料结构和性能的影响。论文首先制备出含碳的Cu@C/W复合粉末，并以此为原料，经热压烧结制备出Cu-WC/W复合材料。研究结果表明：在600℃排胶时，当PVB含量从2.5wt.%增加到10wt.%时，W粉中的含碳量从0.19wt.%增加到0.64wt.%。在950℃-100MPa-2h的烧结条件下，采用含碳的Cu@C/W复合粉末制备出致密的Cu-WC/W复合材料，且在Cu-W界面处原位生成WC化合物，这些WC化合物层主要包覆在W颗粒周围。随着WC化合物含量的减少，Cu-WC/W复合材料的致密度逐渐升高，性能逐渐变好。当WC化合物含量为1.6wt.%时，Cu-WC/W复合材料的综合性能最佳，此时热导率获得最大值287.5W/(m K)，高于Cu-W复合材料的热导率239.0W/(m K)和文献报道的202.1W/(m K)；Cu-WC/W复合材料的热膨胀系数为4.39×10-6/K，低于Cu-W复合材料的7.39×10-6/K和文献报道的8.5×10-6/K；抗弯强度达到最大值840.8MPa，低于Cu-W复合材料的976.7MPa，高于文献报道的670.4MPa；维氏硬度达到229.0HV，高于Cu-W复合材料的224.8HV，低于文献报道的249.5HV；电导率最大值为47.7%IACS，略低于Cu-W复合材料的50.6%IACS，高于文献报道的24.7%IACS。分析认为在界面中引入高熔点的WC化合物降低了Cu-W之间的热阻抗，从而改善了Cu-W体系复合材料的热学性能。在第二章的基础上，第四章在Cu-W复合材料的Cu网络中引入多壁碳纳米管（MWCNT）为增强相，制备出MWCNT/Cu-W复合材料，研究了MWCNT含量对MWCNT/Cu-W复合材料结构和性能的影响。采用酸化、敏化-活化和多层抽滤分离法提高了MWCNT表面的活性和分散均匀性，采用化学镀方法制备出以MWCNT为核，Cu为壳的Cu包覆MWCNT复合粉末（Cu@MWCNT），H2还原后Cu@MWCNT复合粉末的氧含量和Cu的氧化物少，纯度较高。以Cu@MWCNT和Cu@W复合粉末为原料制备出致密的MWCNT/Cu-W复合材料，结果表明，MWCNT均匀分散于Cu网络结构中，Cu@MWCNT复合粉末的使用增加MWCNT与Cu之间的烧结性和避免了MWCNT与W之间反应，促进了MWCNT/Cu-W复合材料的致密化和性能的提高。当MWCNT含量从0.1vol%增加到2.0vol%时，MWCNT/Cu-W复合材料的致密度均在97%以上，热导率先增加后降低，热膨胀系数不断减小，抗弯强度、维氏硬度和电导率先增加后降低。当MWCNT含量为0.5vol%时，MWCNT/Cu-W复合材料具有最佳的综合性能，此时热导率达到最大值274.1W/(m K)，高于Cu-W复合材料的热导率239.0W/(m K)和文献报道的202.1W/(m K)；热膨胀系数为5.23×10-6/K，低于Cu-W复合材料的7.39×10-6/K和文献报道的8.5×10-9/K；抗弯强度为989.8MPa，高于Cu-W复合材料的976.7MPa和文献报道的670.4MPa；维氏硬度为192.9HV，低于Cu-W复合材料的224.8HV和文献报道的249.5HV；电导率最大值为52.5%IACS，高于Cu-W复合材料的50.6%IACS和文献报道的24.7%IACS。MWCNT/Cu-W复合材料性能提高的主要机制是在Cu-W复合材料中引入了高性能的MWCNT为增强相，同时改善了Cu与MWCNT的界面结构，降低了Cu-MWCNT之间的热阻抗和提高了Cu-MWCNT之间的结合强度。