纯铜具备优异的导热、导电、耐腐蚀性能,而金刚石/铜复合材料具有更高的导热性能和较低的热膨胀系数,两者都在热沉材料上有广阔的应用前景,但也都存在相应的不足,如纯铜的高热膨胀、不耐磨、低强度,金刚石/铜复合块体较差的加工性能。因此,本文基于机械合金化涂覆技术在纯铜表面制备金刚石/铜复合涂层,旨在保持纯铜基底热传导性能和加工性能,同时降低表面热膨胀,提高耐磨性能。本文研究分为两个部分进行。第一部分主要研究原始粉末中金刚石的粒度和含量对复合涂层组织和性能的影响,并结合粉末、涂层、基底的变化规律,归纳出金刚石/铜复合涂层的沉积机理。研究表明,涂层中的金刚石颗粒严重碎化但没有发生石墨化,粒径主要分布在500nm²μm,而涂层-基底界面处和内层中存在少量粗大金刚石颗粒。涂层中铜的晶粒细化、晶格畸变。原始粉末中金刚石的粒度主要影响涂层中粗大金刚石的粒度和分布,而金刚石含量则影响涂层的厚度、结合力。热震过程中,镶嵌结构界面、内层金刚石部分脱粘以及较好的内部结合使得涂层有效抵抗热冲击。涂层沉积过程中,纯铜基底表面反应活性提高,金刚石颗粒不断细化,复合粉末冷焊能力先增强后减弱,涂层的厚度先增加后稳定。持续的外部压应力和铜原子的短程扩散是涂层致密化的关键。综合比较涂层组织和性能,得到较优工艺参数:金刚石粒度为140目、含量为30wt.%,球磨时间为7h。第二部分为涂层组织和性能的优化研究,又分为直接退火和掺Cr后退火。未退火涂层具备优异的耐磨性能和较差的热传导性能。直接再结晶退火后涂层中晶粒增大、微观缺陷减少,形变强化效果基本消失,显微硬度和耐磨性能下降,而热传导性能提升明显。其中500℃退火后涂层显微硬度和耐磨性能略微下降,而热传导性能优于相同温度退火的T2纯铜。在掺入1wt.%Cr和后续700℃高温退火后,涂层中Cr原子向金刚石表面扩散并生成碳化物,提高了金刚石/铜界面结合力。涂层的显微硬度和耐磨性能相较于未掺Cr的700℃退火涂层略有下降。其导热系数提高至346.93 W·m^-1·K^-1,为本实验最优热传导性能。继续提高退火温度,涂层中铜原子扩散形成条带状富铜区和富碳区,组织变得疏松,显微硬度、耐磨性能以及热传导性能都不同程度下降。掺入1wt.%Cr后700℃退火是本实验中最佳优化工艺。