Cu基复合材料（CMCs）是一种性能十分优异的功能性材料,其具有非常突出的导电、导热性能和自润滑性,因此被普遍作为电极、电接触和滑动摩擦材料使用。不同种类的强化相被广泛应用于CMCs,如颗粒强化相（SiC,Al₂O₃,TiC等）,纤维增强相（CNTs,CF等）和二维片状增强相（石墨烯等）。稀土氧化物（如Gd₂O₃）拥有着相当出色的热力学稳定性,能够作为CMCs中良好的弥散增强相,一维的碳纳米管（CNTs）和二维的石墨烯（GNPs）都属于新型的纳米碳材料且都具备着格外突出的综合性能,被普遍应用于CMCs中理想的强化相。但是,单一的增强相对Cu基复合材料性能的提高有限,此外,尽管CNTs和GNPs都是纳米碳材料,但它们的结构不同,导致其性质有所不同。因此,通过结合不同增强材料的优点,预期达到多相协同增强的效果,获得具有更高性能的Cu基复合材料。通过化学镀Cu、内氧化和还原以及真空热压烧结技术分别制备了CNTs-GNPs/Cu复合材料、CNTs-Gd₂O₃/Cu复合材料、GNPs-Gd₂O₃/Cu复合材料以及CNTs-GNPs-Gd₂O₃/Cu复合材料,分析并讨论了多相协同强化CMCs的组织结构、力学性能和导电性以及其含有的各种强化机理。试验结果表明:在四种复合材料中均成功地实现了协同强化效应,四种复合材料的强度均高于相同条件下单一增强相增强的复合材料。在CNTs-GNPs/Cu复合材料中成功地获得了CNTs-GNPs网状编织结构体,对于一定含量的CNTs-GNPs,改变CNTs和GNPs的添加比例对该编织结构体的形成具有重要影响,当V_GNPs/V_CNTs=1/6时,CNTs和GNPs能够形成合适的编织结构体,该结构体的形成优化了CNTs和GNPs在Cu中的散布状况,但CNTs-GNPs的体积分数超过1vol.%时,复合材料中仍然发生了CNTs和GNPs的聚集现象。因此,对于CNTs-GNPs/Cu复合材料,当碳含量为1vol.%、V_GNPs/V_CNTs=1/6时,其具有最佳的性能,导电率为86.5%IACS,拉伸强度为367MPa。在CNTs-Gd₂O₃/Cu复合材料和GNPs-Gd₂O₃/Cu复合材料中,通过内氧化还原法在基体中原位合成了Gd₂O₃颗粒,尺寸约100nm,其分别与CNTs和GNPs形成混合增强体,该复合材料的力学性能相较于由单一强化相强化的CMCs均有较大程度的提高。随着Gd₂O₃体积分数的增长,该复合材料的强度也随其逐步升高,在3.5vol.%时获得最佳值。0.75vol.%CNTs-3.5vol.%Gd₂O₃/Cu复合材料的导电率为79.7%IACS,拉伸强度为374MPa。0.75vol.%GNPs-3.5vol.%Gd₂O₃/Cu复合材料的导电率为80.1%IACS,拉伸强度为381MPa。在CNTs-GNPs-Gd₂O₃/Cu复合材料中,同时获得了原位生成的Gd₂O₃颗粒和CNTs-GNPs编织结构体,Gd₂O₃颗粒在基体中主要发挥位错强化作用,而CNTs-GNPs编织结构体主要发挥载荷传递作用。相比于只具有单一增强相的复合材料来说,该复合材料中的三种增强相起到了协同强化效果,性能得到大幅度提高。1vol.%（CNTs-GNPs）-3.5vol.%Gd₂O₃/Cu复合材料的性能达到最优值,导电率为82.6%IACS,拉伸强度为390MPa。四种复合材料中都包含载荷转移强化、细晶强化、Orowan强化和热错配强化四种强化机理,不同的强化相具有不同的主导强化机制,各强化机制以及各强化相间均具有协同作用。