Ti/Al3Ti层状复合材料具有密度小,比强度高,比刚度高,高温抗氧化性好,耐腐蚀,抗损伤等优点。在航空航天和防护装甲方面具有广泛的运用前景。但是,传统制备Ti/A13Ti层状复合材料的方法,成本高、反应效率低,制备的复合材料的质量差。因此,需要开发出一种低成本,高质量、高效环保的Ti/A13Ti层状复合材料的制备工艺。本文采用超声固结法和无真空烧结法相结合,制备出Ti/Al3Ti层状复合材料,利用剥离试验和微观形貌观察检测Ti/Al层间固结质量,并优化出超声固结工艺参数。再通过原位反应成功制备出Ti/A13Ti层状复合材料,对材料进行力学性能测试和微观形貌分析,优化了原位反应工艺参数。对制备的Ti/A13Ti层状复合材料进行力学性能测试,评价材料的综合性能。对超声固结过程进行研究,探明了超声固结参数对Ti/Al层状复合材料的固结质量的影响规律,阐述了超声固结机理。发现超声振幅越大,实验固结效果越好。并通过SEM+EDS对超声固结参数下的剥离试样进行了微观观察和元素含量分布测量,确认了界面结合的形式和效果。再对材料进行力学性能测试,评价了Ti/Al层状复合材料的力学性能,并研究了裂纹扩展形式。最终优化出超声固结工艺参数,超声振幅为35μm,法向压力为1.5KN,固结温度为200℃,固结速度为 34.5mm/s。利用原位反应试验,以Ti/Al层状复合材料为原料制备Ti/A13Ti层状复合材料。经过对制备的Ti/A13Ti层状复合材料的相组成进行分析,确定了金属间化合物A13Ti是唯一产物,并研究反应层厚度与时间的关系,反应层厚度与时间的关系式可表示为,y = 2306t333(其中,y表示反应层厚度,t表示为时间)。试验表明,当Al完全反应时,Al3Ti体积分数达到最大,但是生成了 Al3Ti层中出现了空洞,大幅减弱了材料的力学性能。基于以上研究,优化原位反应试验方案,成功制备出,结构紧凑,界面结合良好,无缺陷的高质量Ti/Al3Ti层状复合材料,优化了工艺方案。对制备的Ti/Al3Ti层状复合材料进行了压缩试验、原位弯曲试验和单轴动态压缩试验等力学性能测试实验。分析了材料的韧性和塑性增加的原因,阐明了材料的吸能特性和裂纹扩展的关系。研究发现,Ti/Al3Ti层状复合材料中的韧化层Ti层和层间界面可以有效阻碍裂纹的扩展并改变裂纹的扩展方向。从而大幅提升材料的塑性、韧性以及吸能特性。