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石英纤维增强磷酸盐聚合物复合材料具有良好的力学、介电和耐高温性能,具有低温制备,高温使用的特点,是新一代导弹天线罩材料的首选之一。本文以2D平纹石英纤维织物为预制增强体,采用低成本固化成型工艺,制备了磷酸盐聚合物复合材料。通过调节磷酸盐聚合物反应参数优化复合材料基体组成,研究了基体原料配比对复合材料性能的影响。采用细观多尺度均匀化有限元的方法,通过建立复合材料多尺度代表性体积单元(RVE)有限元模型,实现了对复合材料宏观弹性性能的预测,模拟了复合材料热震应力场响应,研究了纤维体积分数、热震温度和基体性质对复合材料抗热震性能的影响。实验结果表明,磷酸盐基体的物相组成主要为Berlinite相、低温方石英型Al PO4及α-Al2O3,基体的显微形貌由连续Al PO4相包覆粘接Al2O3颗粒组成,复合材料显微形貌均匀致密。当P/Al=4.1、Cr/P=0.04时,复合材料力学性能最佳,拉伸强度为108.6MPa,拉伸模量为23.4GPa,弯曲强度为135.3MPa,断裂韧性KⅠC为6.6MPa·m1/2,断裂功为3393J/m2,复合材料表现为弱结合界面的塑性断裂特征,分析认为,此时基体中含有较多粘接性能良好的Al(H2PO4)3相,基体形貌为平面状,有利于基体与纤维形成完整连续的良好界面层。此外,介电常数为3.8,介电损耗在6.54×10-3～7.35×10-3范围内波动,能够满足性能需求。力学模拟结果表明,有限元方法相较于混合法则和Chamis公式能够更加准确可靠的预测纤维束弹性常数,当纤维束中纤维体积分数为80%,基体弹性模量为10 GPa时,有限元方法预测的复合材料E1为27.1GPa,与实验结果相符,说明有限元计算方法的准确性,可用于该类复合材料弹性性能预测,为材料开发与设计提供参考。热震模拟结果显示,纤维排列紧密的少基体区以及纤维束头部窄面附近区域热应力较高,热震时容易引发材料失效,1000℃热冲击后,纤维束内最大热应力为80MPa,复合材料最大热应力为172.3MPa。纤维束中纤维的体积分数对材料抗热震性能影响较小,基体物相变化引起热膨胀系数的改变对复合材料抗热震性影响较大,基体主要为T-Al PO4相时,复合材料最大热应力高达1426MPa。热震温度每升高200℃,复合材料内最大热应力增加约36MPa,复合材料在600℃以内具有良好的抗热震性能,基体模量越大,材料抗热震性能越差,但模量大的复合材料其力学强度越高,需要寻求二者间的平衡。