复杂恶劣的空间环境往往导致航天构件局部迅速升温,从而因构件之间热膨胀系数差异引起严重的热失配最终导致构件失效,对航天器机器构件的稳定运行产生较大阻碍。针对以上问题,利用点阵结构实现构件间等效零膨胀设计成为可靠方案;同时,该类结构同时具有轻量化率高、可设计性优良的特点。目前,点阵结构的设计仍缺乏普适性方法,异种材料的引入使得点阵结构的制备同样缺乏成熟方案。基于此,本课题以航空航天应用较广的钛合金、铝合金为材料体系,对点阵结构的设计方法与制造工艺分别进行系统探索,对其机理与规律进行归纳,最终实现满足特定热胀系数并兼具优良力学性能的点阵结构的制造。对设计的模型与制备出的点阵结构分别进行了模拟验证与实验验证,借助验证结果对设计与制备的可靠性给出了对应评价。点阵结构的设计部分率先对点阵结构设计的普适性方法进行了探索,针对点阵结构变形基本单元进行了推导,完成了直杆/面单元以及弧形杆/面单元变形解析模型的建立。针对使用较广的层状点阵结构与环状点阵结构建立了双材料平面多层等效热胀系数模型、双材料环形双层复合结构等效热膨胀系数模型,进而完成了钛/铝零膨胀点阵结构的设计。针对设计的点阵结构利用Abaqus有限元软件对层状以及环状点阵结构的模型计算结果进行了验证。结果显示有限元结果与模型计算结果匹配良好,证明了建立的模型精确性。此外,有限元的计算结果显示在层状以及环状点阵结构的钛铝连接处均存在较大的应力集中,最大值分别高达124.1 MPa以及168.9 MPa,这要求制备点阵结构的钛铝接头应具备较高的强度。利用真空预镀铜钎焊法对钛铝连接工艺进行了探索,实验得到600℃-30 min时钛铝接头剪切强度最高,可达203.13 MPa,该强度能够满足点阵结构的使用需求。借助慢走丝机加工实现了点阵结构的制备,所得构件结实可靠;测得结构轻量率超过70%,极大的降低了构件运行了承载负担;实测等效热膨胀系数为6.174×10-6 K-1,极好的完成了低温红外光学透镜镜面材料的等效零膨胀设计。