碳纤维增强磷酸盐陶瓷复合材料不仅具有碳纤维密度低、线膨胀系数小、高强度、高模量的特点,也具有磷酸盐陶瓷耐高温、抗烧蚀、耐腐蚀、制备工艺简单、低温制备高温使用的优点。由于天线罩连接部位要求在高温下有较高的连接稳定性,且对介电性能要求不高,因此碳纤维增强磷酸盐陶瓷复合材料应用于高马赫数导弹的连接部位材料具有极大潜力。本课题选择碳纤维作为的增强相,磷酸盐陶瓷作为基体,采用多种碳纤维表面改性处理工艺优化复合材料的界面结构,并对不同表面处理工艺和成型工艺制备的复合材料的组织结构与力学性能进行研究。同时为模拟天线罩连接部位在实际中的使用情况制备了碳纤维、石英纤维混杂增强磷酸盐复合材料,并对两种复合材料进行了不同温度的高温处理,探究高温处理后复合材料的组织结构、力学性能及热物理性能的演变规律。研究表明,随着空气气氛下氧化温度的升高,碳纤维的表面化学活性会随之提高,经350℃氧化处理后碳纤维表面的含氧官能团含量提升至44.1%,经500℃氧化处理后,表面含氧官能团的含量提升至67.6%,此时碳纤维与磷酸盐溶液的润湿角也从未经氧化处理的102.7°降低至31°,但此时碳纤维本身也受损严重,单丝拉伸强度降低至1.27 GPa,仅有350℃氧化处理后的33.6%。而经过硝酸氧化的碳纤维虽然同样会使表面含氧官能团的含量提高,但润湿效果的改善不明显,碳纤维经过12 h硝酸氧化处理后润湿角仅降低至77°,但纤维的单丝拉伸强度则降低至2.09 GPa。350℃氧化处理的碳纤维增强磷酸盐陶瓷复合材料表现出最高的拉伸强度和抗弯强度,分别为220.3 MPa和215.9 MPa,这主要归因于纤维/基体较好的润湿性与纤维保持较高的原始强度;450℃氧化处理碳纤维增强磷酸盐陶瓷复合材料具有较高的断裂韧性和断裂功,分别为5.4 MPa·m1/2和1347.6 J/m~2。碳纤维经过6 h硝酸氧化处理后,复合材料的拉伸强度、抗弯强度、断裂韧性与断裂功分别为185.3 MPa、196.9 MPa、4.84 MPa·m1/2和874.7 J/m~2,与碳纤维未经氧化处理的实验组相比提升不明显。在较高成型压力下可以将磷酸盐基体压入纤维丝束的空隙提高界面结合强度,制备的复合材料力学性能更高,在1.5MPa的压力下成型的复合材料的抗弯强度、断裂韧性与断裂功分别为236.9 MPa、5.95 MPa·m1/2和893.5 J/m~2,更高的成型压力会提高复合材料中的纤维含量,基体无法充分包裹碳纤维而造成力学性能的下降。碳纤维增强磷酸盐陶瓷复合材料经过500℃以内高温处理不会造成力学性能的明显下降,经过800℃高温处理后拉伸强度、抗弯强度、断裂韧性与断裂功分别降低至171.9 MPa,167.2 MPa,3.12 MPa·m1/2和556.6 J/m~2,比碳纤维增强磷酸盐陶瓷复合材料分别提高了。经过900℃高温处理后,复合材料力学性能下降明显,拉伸强度、抗弯强度、断裂韧性与断裂功分别降低至80.1 MPa,83.0 MPa,2.01 MPa·m1/2和255.3 J/m~2;复合材料经过800℃热震后残余抗弯强度为166.9 MPa,保持率仍在70%以上。碳纤维/石英纤维混杂增强磷酸盐聚合物复合材料的抗弯强度、断裂韧性、断裂功分别为292.6 MPa、5.29 MPa·m1/2和1310.7 J/m~2。但是混杂纤维增强磷酸盐陶瓷复合材料的力学性能对温度更加敏感,复合材料经过600℃处理后力学性能下降明显拉伸强度和抗弯强度分别降低至92.5 MPa和202.5 MPa;经过900℃处理后拉伸强度仅为37.2 MPa,但抗弯强度下降幅度相对较小,为146.5MPa。并且由于该复合材料为三相复合,热震损伤更为明显,经过1次800℃热震后复合材料的残余抗弯强度降低至164.8 MPa,保持率已接近50%;经过1次1000℃热震试验后,残余抗弯强度降低至128.9 MPa。