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碳纤维/羟基磷灰石（HA）生物医用复合材料是一种优良的生物硬组织替代材料，但由于碳纤维与HA两者在热膨胀系数和表面化学性质上的巨大差异，使复合材料在界面上容易出现裂纹等缺陷，降低界面的结合强度，最终导致碳纤维/HA复合材料力学性能较差，限制了其在人体内承载部位的应用。本文通过低温氧化或盐酸氧化的方法对碳纤维进行预处理，然后在预处理后碳纤维表面提拉HA薄膜来复合改性碳纤维。此后分别采用干压成型和离心成型工艺制备改性碳纤维/HA复合材料。重点研究碳纤维的改性工艺，观察改性前后碳纤维表面的微观形貌和成分组成。在离心成型过程中，研究具有良好分散性和稳定性的碳纤维-HA浆料的制备工艺，以及离心成型工艺参数对改性碳纤维/HA复合材料生坯密度均匀性的影响。分析两种改性碳纤维/HA复合材料生坯的烧结工艺，测量不同碳纤维含量下两种工艺制备复合材料的抗弯强度和断裂韧性，探讨改性碳纤维的增强增韧机理，并观察复合材料断口的微观形貌。研究结果表明：400℃氧化30min或对盐酸处理后碳纤维表面形成大量的纵向凹槽和蚀坑，表面粗糙度增加，将其在溶胶-凝胶法所制备的HA溶胶中提拉5次后可以在表面获得一层致密的、结合性能较好的膜层。经高温烧结后该涂层具有独特的多孔结构，改善碳纤维和HA基体之间的热膨胀系数不匹配的问题，提高HA基体的力学性能。在干压成型工艺制备改性碳纤维/HA复合材料中，随着烧结温度的提高，复合材料的烧结密度增加，随着碳纤维含量的增加，复合材料的抗弯强度和断裂韧性均是先增加而后降低，当碳纤维含量为2wt%，盐酸+提拉HA膜层改性碳纤维/HA复合材料的抗弯强度达到最大值82.4MPa，当碳纤维含量为2.5wt%时，复合材料的断裂韧性达到最大值1.84MPa.m1/2，抗弯强度和断裂韧性分别比同含量未改性碳纤维/HA复合材料样品提高了79.1%和46.1%。在离心成型过程，在pH=9，分散剂六偏磷酸钠含量为5wt%时，固相含量为50wt%的碳纤维-HA浆料的粘度为481.7mP·s，复相浆料具有良好的分散性和稳定性。该浆料在4000r/min加速度下离心后所得生坯密度均匀，SEM观察表明烧结产物致密、没有明显的物质分离现象。当碳纤维含量为2wt%时，离心成型制备的改性碳纤维/HA复合材料的抗弯强度达到最大值93.5MPa；当碳纤维含量为2.5wt%时，该复合材料的断裂韧性达到最大值1.96MPa.m1/2。抗弯强度和断裂韧性分别比干压成型工艺制备的碳纤维/HA复合材料样品提高了13.5%和6.5%。