颗粒增强铜基复合材料因其高强高导、耐高温、耐磨及耐电弧侵蚀等诸多性能优点,广泛应用于集成电路引线框架、高压变电设备转换开关、汽车用点焊机电极等领域。然而目前颗粒增强铜基复合材料制备工艺在实现材料强度大幅提升的同时,往往伴随着材料室温加工性能的急剧下降,严重制约了其向精密电子装备领域中的拓展与应用。构建微纳结构组织作为改善金属材料室温强塑矛盾的有效途径之一,已在学术界内受到广泛关注并成为研究热点。因此,本文以脆性铜氧化物与纳米氧化钇作为原料,采用机械球磨、气氛还原与放电等离子烧结技术相结合的方式,研究开发一种可实现增强相弥散分布且基体呈微纳结构特征的Cu-Y₂O₃复合材料制备工艺。结合扫描电镜（SEM）、高分辨透射电镜（HRTEM）和电子背散射衍射（EBSD）等分析技术,系统研究该工艺下Y₂O₃含量对增强相分布、微纳结构组织与力学性能的影响规律,提出影响材料组织与性能的制备工艺关键步骤,阐明Cu-Y₂O₃复合材料的强化机制和微观形变行为,为进一步研究与开发强度与塑性良好匹配的颗粒增强铜基复合材料奠定理论与实验基础。本文对Cu-Y₂O₃复合材料的纳米粉体制备方法进行了迭代优化。一步球磨两步还原工艺（球磨混粉后CO轻度还原再H₂深度还原）虽实现高还原度且无明显铜粉烧结的纳米粉体制备,但放电等离子烧结后的增强相呈准连续网状分布;二步球磨二步还原工艺（球磨混粉、CO轻度还原、球磨固化及H₂深度还原交错进行）可以外部物理添加的方式实现较高体积分数的纳米Y₂O₃颗粒在基体中的弥散分布,同时利用放电等离子烧结技术制备的Cu-Y₂O₃复合材料铜基体微观组织可呈现出纳米晶粒区域包裹微米晶粒区域的微纳结构特征。研究发现Y₂O₃含量对微纳结构Cu-Y₂O₃复合材料中增强相的分散性和晶粒尺度的大小与分布均产生显著影响。当Y₂O₃含量为4 vol.%时,基体虽呈微纳结构特征,但由于CO还原过程中纳米铜颗粒的烧结与粗化,纳米Y₂O₃在最终块体材料中出现了明显的团聚现象,材料的硬度和屈服强度仅为99.7HV和274.1 MPa;当Y₂O₃含量为10 vol.%时,纳米Y₂O₃在基体中弥散分布,基体晶粒尺寸明显细化和均匀化,微纳结构特征基本消失,材料硬度和屈服强度虽高达198.7HV和613.3 MPa,却丧失了加工硬化能力;当Y₂O₃含量为7 vol.%时,纳米Y₂O₃在基体中弥散分布且基体微纳结构特征明显,此时,材料显微硬度和屈服强度分别达到182.3HV和437.9 MPa,最大压缩真应变可达0.463,且导电率还可保持62.9%IACS。基于颗粒增强金属基复合材料强化理论的分析,本文开发的微纳结构Cu-Y₂O₃材料屈服强度提升最主要来源为晶界强化和Y₂O₃与基体热膨胀系数差异引起的热错配强化,且可通过均方根叠加法模型进行屈服强度理论计算与预测。微观形变行为研究表明,微纳结构Cu-Y₂O₃复合材料中基体细晶与纳米Y₂O₃构成的硬区承受大部分应变能,粗晶构成的软区承担主要塑性变形,粗细晶之间界面处通过应变再分配协调软硬区的变形不均。不同成分的Cu-Y₂O₃复合材料的压缩断口形貌研究表明,随着Y₂O₃含量增加,材料的断裂机制由韧性断裂逐渐向混合型断裂并最终向沿晶断裂转变。论文针对CO还原过程Cu-Y₂O₃复合粉形貌不易控制的问题,研究了不同Y₂O₃含量下的CO还原制备Cu-Y₂O₃复合粉过程的还原动力学,为解决上述问题奠定了良好的研究基础。研究表明,120 ^oC下CO还原制备Cu-x vol.%Y₂O₃（x=0、4、7、8）复合粉的过程均表现为缓慢反应前期、快速反应中期和缓慢反应后期3个阶段,Y₂O₃含量对3个阶段动力学控制机制不产生影响,但对3阶段反应速率产生两方面影响:（1）Y₂O₃添加有利于球磨过程中CuO颗粒细化,从而促进各阶段反应速率提升,缩短氧化还原反应时间;（2）Y₂O₃添加会对团聚颗粒内部的气路流通性产生堵塞,不利于气固反应的进行,延长氧化还原反应时间。两种作用机制相互竞争,当Y₂O₃含量少时,第一方面影响占主导作用,总体还原时间缩短,还原时间过长会引起已反应完全的纳米铜粉发生烧结与粗化;当Y₂O₃含量高时,第二方面影响占主导作用,总体还原时间延长,还原时间过短会引起反应不充分。