多晶石墨密度小、强度高，耐烧蚀和高温力学性能良好，被广泛应用于航天发动机的喉衬材料和火箭发动机尾喷管等部件。但其内部孔隙裂纹和低的表面断裂功导致性脆易产生应力失效，因此一般采用炭纤维增强，提高强度和韧性。为防止制作过程或高温使用中炭纤维高温氧化，必须采用沥青基炭纤维作为增强体。本文采用超声波分散、模压成型、高温石墨化制备了短切沥青基炭纤维增强炭复合材料(简称炭/炭复合材料)，并对分散时间、成型温度、成型压力对密度的影响及密度对材料力学性能的影响进行了研究。结果表明：沥青基炭纤维在基体中随机取向，均匀地分散在基体中；随着超声波处理时间的增长，炭/炭复合材料密度增大而密度数据的分散性减小，密度随成型压力和温度的增加而增加，力学性能随密度的增加而提高，密度对抗压强度的影响比弯曲强度更大。 本文研究了炭/炭复合材料纤维体积含量和石墨化度对材料性能的影响。结果表明：当沥青基炭纤维体积含量小于7％时，随着沥青基炭纤维体积含量的增加，炭/炭复合材料的力学性能逐渐提高，高于7％时力学性能降低；随着石墨化度的增大，炭/炭复合材料的力学性能显著降低，沥青基炭纤维增强作用下降；炭/炭复合材料的石墨化度对材料的抗氧化性影响显著。 针对沥青基炭纤维表面惰性，不易被沥青浸润的特点，本文分别采用γ-射线辐照和臭氧氧化法对沥青基炭纤维表面改性，采用AFM、XPS研究了表面改性后沥青基炭纤维表面结构的变化；利用浸润仪测定了改性前后沥青基炭纤维表面能的变化；沥青基炭纤维表面改性对炭/炭复合材料孔隙率、抗氧化性能、吸湿性能和力学性能的影响进行了研究，并用SEM分析了炭/炭复合材料断口形貌。结果表明：表面改性使炭纤维表面含氧官能团增加，提高了沥青基炭纤维的表面能，从而降低了炭/炭复合材料孔隙率，提高了炭/炭复合材料抗氧化性能和力学性能；炭/炭复合材料的孔隙率和炭材料对水的浸润能力同时影响吸湿性能。 采用XRD研究空气中辐照是否导致沥青基炭纤维内部微晶结构的改变，沥青基炭纤维的002晶面的X射线衍射曲线表明，γ-射线辐照的沥青基炭纤维与未辐射沥青基炭纤维的衍射曲线相近，晶型基本未发生改变，说明辐照对沥青基炭纤维的平均微晶厚度(Lc)和微晶尺寸(La)影响很小。 为研究空气中辐照是否导致沥青基炭纤维表面微晶结构的改变，采用Raman分析辐照前后沥青基炭纤维表面，研究结果表明：经γ-射线辐照之后，IG/ID减少，表面石墨微晶尺寸(La)减少，石墨片层边缘的活性碳原子增加，表面趋于非晶无序化。 TEM研究结果表明：经过辐照改性处理后，沥青基炭纤维表层晶粒尺寸减少，晶体结构缺陷增加，取向度降低。 本文最后对不同石墨化温度处理和表面改性前后的炭/炭复合材料进行氧化动力学研究，结果表明高温石墨化提高了临界点温度并提高了临界点温度两端的活化能；在空气中辐照改性提高了临界点温度以上的活化能，在A151中辐照改性提高了临界点温度两端的活化能，但辐照改性没有提高临界点温度。