在复合材料大家族中,复合的形式多种多样,其中最基本的为增强纤维与树脂基体的复合,因此纤维复合材料是目前在结构应用中发展的主流。纤维复合材料大多是用纤维作为增强体的层压复合材料。层压复合材料层与层之间仅靠树脂进行约束,由于树脂的抗剪切强度较低,特别是材料在承受交变应力时,容易造成分层失效。三维织物复合材料层与层之间有Z向纱的约束,提高了材料的稳定性、层间性能、抗冲击性和强度均匀性,克服了传统层合复合材料的缺陷,是纺织复合材料发展的重要方向。随着科学技术的不断进步和人们环境意识的不断增强,人们对于复合材料的要求不仅仅局限于其高性能,基于循环利用的材料设计思想,玄武岩纤维脱颖而出。玄武岩纤维具有优异的物理、化学性能,比如耐腐蚀性、电绝缘性、热稳定性以及与材料良好的兼容性,而且性价比十分优越,完全可以满足对复合材料增强体的性能要求。因此玄武岩纤维的应用日益增加,在一些工程领域内逐渐代替玻璃纤维、芳纶等增强纤维。碳纤维具有众多优良的性能,但某些方面也存在性能缺陷,例如抗冲击性差,断裂伸长率小,抗剪切模量低,这些缺陷限制了它的应用范围。如果将两种纤维进行混杂,则可以综合利用两种纤维复合材料的性能优点,通过取长补短获得综合性能良好的混杂复合材料。通过对玄武岩纤维/碳纤维混杂结构进行材料设计和结构设计,确定了以玄武岩纤维和碳纤维作为原材料,以三维正交组织为为基础结构,进而设计出了5种不同纤维混杂比的混杂织物。然后对织造的混杂织物的基本规格和拉伸性能进行了测试分析,结果表明,当玄武岩/碳纤维混杂比为25%时,混杂织物的拉伸性能更为优越。对混杂复合材料真空辅助成型(VARTM)工艺进行了研究。VARTM工艺参数对复合材料性能有着重要影响,合理选择工艺参数和树脂分配系统,可以减少零件的微缺陷,从而大大提高复合材料的性能。在玄武岩/碳纤维混杂三维正交织物复合材料的制备过程中,研究了真空度、充模温度、充模时间对复合材料层间剪切性能的影响。最终确定VARTM工艺中采用的真空度为-0.1 MPa,充模温度为30℃,充模时间为8min。对5种玄武岩/碳纤维混杂三维正交织物复合材料的力学性能进行研究,分析不同混杂结构复合材料性能,混杂织物2BF增强乙烯基酯树脂基复合材料的拉伸强度和拉伸模量略弱于1BF,弯曲性能和抗冲击性能均优于其他几种混杂复合材料。综合来讲,玄武岩/碳纤维混杂比例为50%时为最优混杂比。