本文根据玄武岩纤维的表面特性以及稀土元素独有的物理化学性质,采用稀土溶液浸泡法,对纤维进行表面改性处理,将改性后的纤维作为增强体制备玄武岩纤维/环氧复合材料。利用傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、X-射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和电子万能力学试验机等测试方法对改性前后的玄武岩纤维表面的化学结构、表面形貌以及玄武岩纤维/环氧复合材料的力学性能、断口形貌进行了研究。探讨了稀土元素在玄武岩纤维表面以及其复合材料界面处的作用机理,为玄武岩纤维/环氧复合材料力学性能的提高提供了理论支持。首先,酸化处理后的玄武岩纤维微观形貌无变化,表面羧基含量的提高为纤维表面稀土改性处理提供活性区域,随着稀土改性溶液浓度的提高,纤维表面有新的活性基团形成,在使用0.5wt%稀土改性溶液处理时,表面活性含氧基团数量达到最高。对玄武岩纤维表面进行SEM观察,纤维表面由细小斑点状组织,逐渐增多聚集成为细小颗粒的密集覆盖,最后出现大颗粒的结构以及原有包覆膜层的破裂现象。其次,将不同浓度稀土改性溶液处理后的玄武岩纤维/环氧复合材料,进行力学性能测试,确定最佳稀土改性溶液浓度,随着稀土改性溶液浓度的提高,复合材料的拉伸性能、弯曲性能以及ILSS性能均呈现先增高后降低的状态,并在改性溶液浓度达到0.5wt%时,复合材料的力学性能达到最佳。对玄武岩纤维/环氧复合材料的拉伸断面形貌进行SEM观察,发现力学性能与复合材料的界面结合状态密切相关,力学性能最佳的复合材料,断面处残留大量树脂基体,良好的界面状态起到了有效的传递外界破坏力的作用。最后,根据稀土改性后玄武岩纤维表面的化学结构以及其复合材料的力学性能情况,分析了稀土元素在复合材料中的作用机理。稀土元素可以与玄武岩纤维表面的C、H、O等非金属元素发生配位化学反应,并与稀土改性溶液中的有机活性基团发生化学配位键合,提高了纤维表面的活性状态,稀土元素与玄武岩纤维以及环氧树脂分子链发生化学键合,使得玄武岩纤维/环氧复合材料形成强度和韧性均提高的界面层,宏观即表现出提高了复合材料的力学性能。并且,稀土改性溶液处理后的玄武岩纤维表面粗糙度提高,使得界面处的机械啮合力也得到提高,为界面处的破坏,提供了更大的摩擦力,同样起到了提高界面结合强度的作用。