随着战争模式的转变,坦克装甲车辆在未来战场上将遭受全方位的打击,防护指标与重量之间的矛盾会更加突出,为此对传统装甲提出了新的挑战。目前,国内外广泛应用的陶瓷/金属叠层复合装甲技术已面临发展瓶颈,进一步提高其抗弹性能已非常困难,迫切需要开发新的高防护-轻质陶瓷复合装甲。功能梯度材料（FGM）的出现为解决上述问题提供了一条有效的技术途径。由于FGM的结构和性能具有可设计性,材料的声阻抗、弹性模量及热膨胀系数等性能在厚度或长度方向上可以实现连续或阶梯变化,这就解决了传统陶瓷/金属叠层复合装甲中陶瓷面板与金属背板的匹配问题,从而有效提升了装甲的抗弹丸打击能力。然而,当前对陶瓷-金属梯度复合装甲的基础研究还很不系统、深入;尚未建立合适的FGM制备、设计方法,从而影响了理论分析结果在FGM装甲结构设计和优化中的有效指导作用,进而严重制约了FGM在装甲防护领域中的应用进程。本研究采用数值模拟方法,同时结合大量实验研究和测试对Ti B₂/Ti组分阶梯变化的FGM装甲材料制备、结构设计及优化进行研究。主要研究内容和取得的研究结论有以下四个方面。（1）开发了新型TiB₂/Ti梯度复合装甲材料制备工艺,研究了制备过程中,TiB₂/Ti FGM的结构形成和控制机理及相应结构条件下材料的特性,发现单独烧结的TiB₂/Ti复合材料性能与FGM中相应层的Ti B₂/Ti复合材料的结构和性能吻合较好,这为TiB₂/Ti梯度复合装甲的数值化模拟所需的材料参数测试提供了基础。（2）以TiB/Ti FGM为研究对象,系统研究了TiB/Ti复合材料的结构、组成和性能之间的关系,发现在一定条件下,TiB/x%Ti复合材料的强度和模量均可采用统一的H-T模型进行预测,且预测值与实验结果具有较好的一致性;确定了后续冲击模拟计算中所需的TiB陶瓷、Ti合金与TiB/Ti复合材料的模型和本构方程,并以此为基础,对相应的材料参数进行了计算。（3）以FGM中的传播动力学方程为依据,研究了梯度特性对冲击波传播特性的影响,重点研究了FGM复合材料层的材料特性和组成中Ti含量对应力波在界面上传播特性的影响,发现在TiB/Ti FGM体系中,在TiB陶瓷相含量高的一侧,相邻两层间Ti的体积百分含量差应不大于20%。（4）揭示了反射波和入射波叠加后在界面形成的拉伸应力随界面组分梯度和层间厚度的变化规律,提出了陶瓷/金属梯度复合装甲的冲击侵彻分析模型,并以此模型为基础,采用ANSYS-DYNA有限元软件研究了TiB/Ti FGM的结构与其抗弹丸冲击侵彻性能之间的关系,发现与传统的陶瓷/金属叠层复合装甲相比,梯度复合装甲具有更好的抗弹性能,而且梯度层的分布规律和厚度对其抗弹性能均有较大的影响,这为今后TiB/Ti梯度材料装甲结构的设计与优化提供了相应的理论支撑。