碳纤维复合材料(CFRP)因轻质、高比强度和高比模量等优异性能在许多领域广泛应用。但其抗冲击性能不足,会影响制件或装备的使用稳定性,制约其进一步应用。采用多种纤维混杂的方式制备混杂复合材料能够综合多种增强体的优异性能。高强高模聚酰亚胺(PI)纤维具有高强度、高韧性的力学性能特点,还有优异的耐高低温性能、耐紫外辐照性能和低吸湿率等特点,综合性能全面。将PI纤维与碳纤维混杂制备复合材料有利于平衡复合材料的刚度与韧性,有望获得一种高强高韧的结构复合材料。具体研究内容如下:以热压罐成型技术制备了单向聚酰亚胺纤维/碳纤维混杂增强复合材料(HFRP),对其基本力学性能和破坏形貌进行了测试与分析。研究表明:PI纤维的存在可提高CFRP的拉伸破坏应变和破坏能量,碳纤维的存在可显著提高PFRP的压缩性能和弯曲性能。大于临界混杂比时,HFRP的拉伸破坏应变和破坏能量都高于CFRP。单向HFRP的拉伸、压缩、弯曲等性能基本都随碳纤维体积分数的增加呈增长趋势;当混杂比为26%时,HFRP的压缩强度可达PFRP的1.84倍。弯曲性能方面,压缩侧放置碳纤维可获得更高的弯曲强度,压缩侧和拉伸侧外层都放置碳纤维可获得更高的弯曲模量,压缩侧放置PI纤维可获得较高的弯曲破坏应变。35%混杂比下,弯曲强度可达1443 MPa,弯曲模量可达122.1 GPa,分别为PFRP的2.33倍和1.94倍,分别为CFRP的79%和87%。以热模压成型制备了聚酰亚胺纤维织物/碳纤维织物混杂增强复合材料,并对其基本力学性能及破坏形貌进行了分析。研究表明:PI纤维的存在可有效提高CFRP的简支梁冲击强度,碳纤维的存在可显著提高PFRP的压缩性能和弯曲性能。混杂比为44%时,简支梁冲击强度可达324.3 kJ/m2,比CFRP高约50%。织物HFRP的拉伸、压缩和弯曲性能基本都随碳纤维体积分数的增加呈增长趋势。织物HFRP为夹芯结构的拉伸强度、压缩强度、弯曲强度和简支梁冲击强度都高于交替铺层结构。弯曲性能与铺层结构的关系方面,织物HFRP与单向HFRP相似,并且29%混杂比下,织物HFRP的弯曲强度可达814MPa,弯曲模量可达55.1 GPa,分别为PFRP的2.11倍和1.84倍,分别为CFRP的60%和72%。混杂复合材料中碳纤维和PI纤维的共同使用,可以有效平衡复合材料的刚度与韧性,同时在很大程度上改善纯有机纤维复合材料压缩性能差的问题,极有希望获得一种高强高韧的结构复合材料,为先进复合材料研究提供一个新的设计和选材方案。