本文采用改性碳纤维提高羟基磷灰石陶瓷材料的力学性能,原位复合法(in-suit)制备羟基磷灰石(HA)/短切碳纤维生物复合材料粉体,热压烧结制备复合材料块体,并对制备的复合材料块体进行物理和力学性能测试,对试样断口进行扫描电镜(SEM)分析。实验首先用溶胶-凝胶法(sol-gel)合成了纯羟基磷灰石粉体。对合成的粉体在不同的温度下进行煅烧,用X射线衍射(XRD)仪分析粉体相结构的变化,用谢乐公式计算晶粒的大小。结果表明：随着温度的升高,羟基磷灰石粉体的结晶度升高,衍射曲线逐渐变尖锐,HA衍射峰和标准PDF卡完全匹配,证明实验合成了高纯度的羟基磷灰石粉体；计算表明烧结后粉体晶粒逐渐长大到50nm左右。采用超声波清洗仪对碳纤维(carbon fiber,简称Cf)进行清洗分散处理,为提高材料的界面结合,对分散后的碳纤维进行表面改性处理,并用SEM和傅立叶转换红外光谱(FTIR)仪对碳纤维表面进行分析表征。结果表明：氧化处理后的碳纤维表面变粗糙,用不同浓度的盐酸氧化处理后的碳纤维表面都有大量含氧官能团出现；用浓盐酸和8%氢氧化钠溶液氧化处理后的碳纤维表面腐蚀严重,影响了碳纤维的力学性能。以短切碳纤维为增强相,采用原位复合法制备HA/短切碳纤维生物复合材料粉体；分析了热压烧结温度和压力对复合材料的物理和力学性能的影响,通过分析不同温度下复合材料的XRD谱图,确定最佳烧结工艺条件：真空状态,烧结温度1473 K,烧结压力30 MPa,烧结时间10 min。对制备的复合材料块体进行物理和力学性能测试,利用SEM对复合材料断口形貌进行分析表征。结果表明：复合材料的电阻率极大,超过3.33×106Ω·m,接近于绝缘体；复合材料相对密度、弯曲模量、弯曲强度和断裂韧性在碳纤维质量分数为3%时出现最大值,分别为99.75%、36 GPa、130 MPa和1.82 MPa·m1/2,其中弯曲模量和弯曲强度均达到或超过人体致密骨的平均水平；氧化处理的复合材料力学性能总高于同质量分数的未氧化处理的,弯曲模量、弯曲强度和断裂韧性分别高出30%、25%和17%。SEM断口分析表明氧化处理后的碳纤维与基体结合的更加紧密,当质量分数小于6%时,碳纤维基本可以实现在基体中的均匀分布,超过6%以后,随着聚集的纤维增加,纤维不能在基体中实现均匀分布,力学性能严重下降。