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本文探索了电泳沉积法制备GNPs/Cu(石墨烯纳米片/铜)层状复合材料的基本工艺,首先根据薄片状GNPs/Cu复合材料的宏观形貌和微观组织确定了酸洗工艺、铜片厚度、表面活性载体含量对石墨烯分散的影响,即酸洗工艺有利于石墨烯的均匀分散,且当铜片厚度为50μm、活性载体硝酸铝含量为0.1g时,石墨烯的分散更加均匀。然后详细分析了电泳沉积—SPS烧结—轧制过程中的工艺参数,即电泳沉积时长和轧制变形量对GNPs/Cu层状复合材料组织与力学性能的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、激光拉曼光谱(Raman)和电子背散射衍射(EBSD)等对石墨烯及GNPs/Cu层状复合材料的显微组织与结构进行了分析,利用电子万能试验机对其拉伸性能进行了测试。根据组织与性能测试的结果反复调控参数,确定了制备GNPs/Cu层状复合材料的最佳工艺参数。组织与力学性能分析表明,随着电泳沉积时间的延长,复合材料中石墨烯的含量逐渐增多,覆盖面积逐渐增大,有利于增强复合材料的力学性能,但当石墨烯含量过多时,容易出现团聚现象,覆盖面积过大导致铜片之间的接触面积减少,影响复合材料的界面结合;随着轧制变形量的增大,复合材料的力学性能提高,层状间距逐渐变小,但是轧制量过大会导致单位面积的GNPs量大大减少,破坏石墨烯的连续结构,甚至使层状结构模糊,影响其力学性能。本文电泳沉积时间为75s,轧制变形量为75%时,GNPs/Cu层状复合材料的综合力学性能最佳,此时与纯铜相比,其屈服强度提升21.6%,抗拉强度提升6.2%。结构与界面性能分析表明,电泳沉积法制备的GNPs/Cu层状复合材料为韧脆交替的层状结构,石墨烯均匀地分布在金属层片之间,凭借其优异的力学性能实现载荷传递增强其力学性能,同时裂纹偏转保证其高韧性;且界面处存在位错失配,说明石墨烯阻碍了位错滑移,产生第二相强化;与纯铜相比,复合材料的晶粒有细化趋势,导致细晶强化。因此电泳沉积法制备的GNPs/Cu层状复合材料的强化机制为:载荷传递、第二相强化和细晶强化,而裂纹偏转则保证其强度增高的同时减少韧性的损失。综述,与叠层纯铜相比,GNPs/Cu层状复合材料的屈服强度及抗拉强度等都有很大提升,说明电泳沉积法均匀分散了石墨烯,且可控的层状结构使石墨烯发挥了少量高效的优势,提高强度的同时,塑性和韧性依然较好。