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Ni-Al含能结构材料是一种新型高毁伤含能结构材料,其高速撞击目标时,诱发金属间化合反应,释放出大量化学潜热,实现动能与化学能叠加毁伤效应,被认为是“理想”的防空反导战斗部材料。本文以Ni-Al含能结构材料为研究对象,采用冷等静压-烧结法完成了材料的制备,利用差示扫描量热分析仪(DSC)、X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、材料万能试验机(MUTM)和分离式霍普金森压杆(SHPB)等手段表征了材料微观组织结构、反应行为和力学行为,揭示了烧结温度、Cu和W等掺杂元素添加对Ni-Al含能结构材料结构与性能的影响规律及作用机制。首先采用冷等静压法制备了摩尔比为1:1的Ni-Al含能结构材料,致密度约为85%,反应释放能量为720.6J/g,强度与塑性较差,仅为130MPa和3%。在此基础上,考察了真空条件下烧结温度对材料致密度与性能的影响,研究发现,随着烧结温度的提高,材料的反应释放能量基本不变,但材料的致密度、强度和塑性随之增加。当烧结温度为540℃时,材料致密度约为91%,准静态最大抗压强度提高23%,达到160.3MPa,1500s-1动态压缩强度约为300.8MPa,塑性变形大于10%,随着应变速率增加,材料的流变应力和应变随之增加。掺杂元素添加对Ni-Al含能结构材料性能具有显著的影响。添加Cu元素延长了 Ni-Al含能结构材料的反应时间,随着Cu含量的增加,材料的单位能量释放值随之降低,但是,Cu的加入改善了材料的塑性变形能力。与Ni-Al含能结构材料相似,真空烧结对材料致密度和力学性能具有显著的改善,对材料能量释放特性影响不大。材料致密度由初始的81.98%和83.03%提高到540℃烧结的88.23%和90.20%。随着烧结温度的提高,含Cu的含能结构材料压缩强度与塑性得到改善,压缩塑性达到12%左右,且二者均呈现正应变速率效应,随着应变速率的增加,由准静态的151.4MPa和154.7MPa,提高到1500s-1应变速率下的298.3MPa和302.1MPa。添加W元素,对材料的真空烧结行为影响不大,但材料的力学性能略有降低。烧结温度为540°C时,含5at.%和10at.%W的材料准静态压缩强度分别为155.9MPa和140.8MPa,材料的压缩强度表现出正应变率效应,1500s-1时流变应力分别为301.9MPa和298.8MPa。失效破坏样品分析表明,破坏裂纹主要围绕W颗粒,并向Al基体扩展,导致材料破坏失效。W元素的添加降低了材料的单位能量释放量,但显著地提高了材料密度,从而有利于制备兼具动能与化学能的含能结构材料。综上,采用冷等静压-烧结法制备了具有较高强度和塑性变形能力的Ni-Al含能结构材料,材料表现出显著的反应释能特性,为高性能Ni-Al含能结构材料的制备与应用提供理论依据和试验参考。