碳纤维增强金属基复合材料作为轻质、耐热、高强、可变形加工材料的代表,在航空航天领域具有更广泛的应用前景。本文通过粉末冶金法、热轧法和热压法制备各种碳纤维复合材料试样,结合光学显微镜和扫描电子显微镜等观察复合材料试样的显微结构、界面结合情况,并对复合材料试样相关性能进行测试和分析,初步探讨几种简单的制备碳纤维复合材料的方法,为在不同加工条件下制备碳纤维复合材料提供初步实验基础。以碳纤维、铁粉和钛粉为原料,采用粉末冶金法制备碳纤维增强铁基复合材料和碳纤维增强钛基复合材料。结果表明,碳纤维与铁基粉末烧结后,碳纤维部分保留原来的形状,未形成大量的铁碳化合物,与基体结合区域较少,分布不均匀,且铁基复合材料中出现孔隙,导致材料性能变差;钛基复合材料烧结后碳纤维原来形貌保留较少,在烧结过程中发生了界面反应,对复合材料性能起到增强作用。同时,碳纤维含量增加,相对复合材料耐磨性能有所提高,硬度增大。为发挥碳纤维和Ti-6Al-4V板材的优良性能,采用热轧复合法制备碳纤维增强Ti-6Al-4V复合材料。结果表明,通过热轧复合方法可得到有助于提高材料力学性能的长条α相网篮组织,抗拉强度有所提高;碳纤维钛板均镀铜后获得的热轧复合层板由于Cu、Ti互扩散,界面结合较好,经一次和两次热轧复合层板抗拉强度分别提高为885MPa和952MPa,由于随着时间延长,界面反应加重,形成的脆性相厚度相对增大,延伸率分别降低至11.26%和5.2%;在所研究热轧温度下获得的试样均表现为脆性断裂,但拉伸性能区别不是很明显。为了分析压力下复合材料界面及Cu、Ti与碳纤维的结合情况,通过热压法制备了碳纤维增强Ti-6Al-4V复合材料。结果显示,在所实验的热压条件下,将钛粉加入碳纤维与Ti-6Al-4V板之间,材料间未发生反应,加入的钛粉只在压力作用下使碳纤维和钛合金板紧密成型,结合效果不够理想;而碳纤维和Ti-6Al-4V板均镀铜处理后再层铺热压复合,得到了界面结合较好的复合材料;在Cu-Ti-C三元体系中,Cu、Ti固相互扩散后在Cu-Ti界面生成不同层次的Cu-Ti金属间化合物,同时Ti原子扩散到碳纤维表面生成TiC,达到扩散结合,使得复合材料试样结合良好。