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本文采用Z-pin技术对苯并噁嗪复合材料进行三维增强，显著改善其薄弱的层间性能，突破在航空航天领域主要构件上的应用限制；通过研究Z-pin点阵分布对层合板面内性能的影响规律，获得了改善Z-pin增强层合板面内性能劣化的途径，提高Z-pin增强技术的可靠性，促进Z-pin技术及其增强复合材料的广泛应用。为了实现苯并噁嗪基Z-pin的拉挤成形，参考树脂粘温特性及固化特征分析，结合试验手段，最终确定苯并噁嗪基Z-pin的拉挤工艺参数为：胶槽温度70℃，模具温度140℃，后固化烘道温度200℃，拉挤速度3mm/min。另外，通过增加开放加热区促进树脂中残余溶剂的挥发，消除Z-pin制品的气泡缺陷。针对Z-pin植入角度偏差问题，提出了三种植入角度的控制方法，包括采用自动化植入设备、限制预浸料的层间滑动及控制植入深度，并通过Z-pin植入试验得到特定条件下不同材料体系Z-pin在特定预浸料中的可植入深度，完善了Z-pin的植入工艺。为了研究Z-pin技术对苯并噁嗪复合材料层间性能的增强效率及增强机制，制备多组Z-pin增强层合板试样进行层间剪切试验和双悬臂梁（DCB）试验，试验结果表明：Z-pin植入可有效地阻碍层间裂纹的扩展，使层合板层间结合更为牢固，与空白试样相比，Z-pin增强层合板的层间剪切强度提高15.1%；Z-pin的桥联作用可增强层合板的抗分层能力，从而显著提高层合板I型层间断裂韧性，植入体积分数0.785%、Φ0.5mm Z-pin，层合板的I型层间断裂韧性值提高219%。利用面内拉伸与面内压缩试验研究Z-pin增强苯并噁嗪层合板的基本力学性能，试验结果表明：Z-pin植入会引起苯并噁嗪层合板面内拉伸性能的劣化，与空白试样相比，Z-pin增强层合板的拉伸强度下降23.4%，若Z-pin未穿透层合板，层合板拉伸强度会进一步降低；Z-pin植入对层合板的面内压缩强度和模量影响不明显，原因是Z-pin植入一方面引起植入处的应力集中，另一方面却减小了层合板发生分层破坏的可能性。针对Z-pin增强层合板面内性能劣化的问题，通过设计试验研究相同Z-pin体积分数条件下，Z-pin点阵分布对层合板面内及面外性能的影响规律，获得了降低Z-pin增强层合板面内性能劣化程度的途径。应用有限元软件，建模分析不同分布点阵Z-pin植入处周围面板的应力集中，可以较好地解释Z-pin增强层合板的破坏模式。通过改变Z-pin点阵分布，试验证明Z-pin增强苯并噁嗪复合材料的面内拉伸强度提高12.8%。