W-Cu复合材料综合了W、Cu的性能,具有良好的导电导热性、较高的力学强度和耐腐蚀性能等,在电工电子、军工及能源领域得到了较为广泛的应用。现代高科技的发展,对W-Cu材料的组织性能提出了更高的要求,在某些应用场合下还需要具有特殊结构的W-Cu材料。因此近些年来,探索超细晶、全致密、高性能W-Cu材料及特殊结构W-Cu材料的制备,并开展其应用评价,成为W-Cu材料领域的研究热点。本文以获得具有梯度结构的W-Cu材料为重点,探索通过常规的粉末压制方法和轧膜成形方法制备该类材料,还考察了氧化物Sc2O3的添加对W-Cu材料组织性能的影响。论文为新型W-Cu功能材料的开发进行了初步的探索。论文首先以W粉和Cu粉为原料,通过机械混合获得不同组成的W-Cu混合粉(铜含量分别为15wt%,35wt%,55wt%),随后通过逐层铺粉,共压得到了W(Cu)含量呈层状分布的生坯,之后在H2气氛中烧结,获得了W-Cu复合材料烧结体。实验结果表明,上述层状生坯经1150℃烧结所得烧结体中,W(Cu)含量仍呈层状分布,且层与层之间界面结合良好。烧结体的相对密度可达95%以上,热导率达142W/(m·K),维氏硬度达到249-308HV,抗弯强度达到514-669MPa。本文为了获得大面积的W-Cu梯度材料,以W粉和Cu粉为原料,聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为粘结剂,通过有机基轧膜工艺制备出了三种不同组成(铜含量分别为25wt%,50wt%,75wt%)的W-Cu生坯,再通过叠层共轧,得到了W(Cu)含量呈层状分布的复合生坯,之后在H2气氛中烧结,最终获得了W-Cu复合材料烧结体。实验结果表明,通过单层轧制,叠层共轧共烧,可以制备出形状尺寸可控,组织性能良好的层状梯度W-Cu复合材料。轧膜过程中粘结剂的用量对W-Cu层状梯度材料的致密度和性能有着明显的影响。当粘结剂用量为6%时,轧膜坯有较好的成形性,且成形坯的孔隙率较低。所得多层复合生坯经1150℃烧结后相对密度达93%以上。热导率为148 W/(m·K),维氏硬度达到294-345HV,抗弯强度达到574.8-725.6MPa。为了改善W-Cu材料的组织和性能,以(NH4)6H2W12O40、Cu(NO3)2·3H2O和Sc203等为原料,采用凝胶-共还原法制备了不同量Sc2O3(0-0.7wt.%)掺杂的W-Cu复合粉体。所得粉体经模压成形,所得生坯在1250℃于H2气氛中烧结,得到Sc2O3/W-20Cu复合材料烧结体。所得烧结体的相对密度高于97%,晶粒尺寸小于1μm,显微组织中W-Cu分布均匀,材料的电导率达到37%(IACS%),硬度为265HV,抗弯强度达910MPa。结果表明,适量Sc203的添加对W-Cu材料的烧结性能和电导率影响不甚明显,但可增加W-Cu复合材料的力学性能。添加0.5%的Sc203可使材料的维氏硬度提高10%以上,而添加0.3%的SC203使W-Cu材料的抗弯强度提高7.70%。