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本文以大尺寸固体火箭发动机壳体快速制造为研究背景,针对传统热固化中存在的固化周期长、能量损耗大、生产成本高的问题,提出分层微波预固化工艺,以期达到既缩短制造周期又保持优良性能的目的。首先将具有不同特性的环氧树脂进行复配,初步得到一种耐热性、黏度、力学性能均合适的树脂基体。在此基础上研究促进剂添加量对固化特性、玻璃化转变温度、浇铸体力学性能的影响,最终设计出一种适用于湿法缠绕的高性能复配环氧树脂作为微波固化复合材料的基体;以该树脂为基体制备碳纤维复合材料,采用DSC法研究碳纤维/环氧复合材料在两种固化方式下升温速率与固化度、固化反应速率的关系。采用Malek法计算并对比复合材料在两种固化方式下的动力学参数,从活化能的角度解释微波固化速率快的原因;以复合材料的固化度大小评判微波吸收效率,考虑壳体缠绕规律、热传导和弱微波效应等因素制定微波分层预固化工艺。制备微波固化和热固化复合材料层合板和NOL环,对其力学性能和微观形貌进行对比分析。（1）为研究碳纤维复合材料微波固化机理和工艺,根据壳体制备工艺及服役条件,设计了一种低黏且高性能的复配环氧树脂作为基体。首先以耐热性、黏-时特性、浇铸体力学性能为评价标准,确定出TDE-85和AFG-90H环氧树脂配比为1:1（质量比）的复配体系。然后研究促进剂DMP-30合适的添加量,结果表明:DMP-30的加入能明显降低复配环氧树脂的固化温度,提高反应速率和玻璃化转变温度,但是其添加量在0.5~3.0wt%范围内,树脂体系的固化温度、反应速率、玻璃化转变温度及浇铸体力学性能差异不大。综合各种性能,最终筛选出环氧树脂配比为1:1,DMP-30添加量为1.0wt%的树脂体系,其玻璃化转变温度为184.4℃;室温下初始黏度为210.1m Pa·s,适用期大于8h;浇铸体拉伸强度为90.82MPa,拉伸模量为3312.72MPa,断裂伸长率为4.17%,弯曲强度为98.42MPa,弯曲模量为2873.42MPa。（2）以上述复配环氧树脂为基体,采用DSC法研究了热固化和微波固化碳纤维/环氧复合材料不同固化程度下的固化反应速率。结果表明:在两种固化方式下,碳纤维/环氧复合材料的固化反应速率先增后减,与树脂固化反应的三个阶段对应。在固化反应前、中期,微波固化复合材料的固化反应速率比热固化高;在固化反应后期,两者差别不大。采用Malek法计算的热固化和微波固化复合材料的活化能与上述规律吻合。固化度小于80%时,微波固化复合材料的活化能比热固化低14.7%;固化度为90%时,两者活化能基本一致。提出传热机理模型,碳纤维吸波后向周围树脂辐射热量,因此微波固化复合材料的固化速率高于热固化。而固化反应后期,空间位阻效应大于传热机制对固化速率的影响,两种固化方式差距不大。此外,微波固化动力学方程计算的固化度曲线与实验测得的固化度的相关系数为0.951,表明模型和实验结果吻合度较高。（3）不考虑微波的反射、透射,直接以复合材料的固化度表征其微波吸收效率,进而制定分层微波预固化工艺。结合壳体缠绕规律及碳纤维复合材料微波吸收效率筛选出[90°2/±20°]的分层缠绕基元。考虑缠绕效率、纤维-树脂浸渍效果、热传导/弱微波效应,制定出最终的微波预固化工艺:按5℃/min的升温速率由室温升至90℃,后处理采用热固化:150℃/1h。制备复合材料层合板和NOL环并测试其力学性能,结果表明:在时间（均不考虑降温时间）缩短近一半的情况下,T700碳纤维复合材料微波固化与热固化试样力学性能基本一致。层合板拉伸强度约1.80GPa,弯曲强度约1.20GPa,NOL环拉伸强度约3.00GPa,层间剪切强度约76.0MPa。NOL环纤维强度转化率高达89.3%,表明该树脂体系对纤维浸润效果良好。扫描电镜照片表明,微波固化中纤维-基体界面结合良好。碳纤维固有的介电特性使其吸收大量微波,界面被均匀加热,因此可以在较短的时间内达到与热固化试样相当的力学性能。