纤维金属层合板（FMLs）结合了金属、纤维和树脂多方面的优点,具有高比强度、比刚度、优异的断裂韧性、耐湿性能、阻燃性和抗冲击性能,已经应用于航空航天领域如飞机蒙皮、整流板、壁板等。由于在金属和树脂之间存在弱连接,纤维金属层合板服役过程中受外界载荷影响容易发生分层,其进一步发展受到金属/树脂层间性能的限制。界面粘结性能的好坏即决定了FMLs整体机械性能的表现。因此,界面问题是FMLs无法绕过的核心问题。金属表面改性可以有效改善金属和树脂界面弱连接的问题,其中,碱性刻蚀是一种简单廉价且相对安全的改性方法,选取合适的参数与其它步骤相配合有望达到不错的处理效果。本文以聚醚醚酮为树脂基体,以碳纤维为增强体,研究制备了新一代纤维金属层合板（Ti/APC-2超混杂层合板）,对其金属/树脂界面性能和层合板的整体力学性能进行了研究。针对纤维金属层合板的界面问题,尤其是在服役过程中在金属和树脂界面间常常出现的分层失效,本文提出创新性的方法,对钛合金进行了物理化学手段相结合的多步骤处理,通过X射线衍射、SEM扫描、接触角测试、白光干涉仪分别对不同工艺处理的TA2的相结构、显微形貌、润湿性能和粗糙度进行了测试分析,对比得到不同工艺对钛合金表面的影响程度和作用机理。喷砂将在TA2表面产生较多宏观粗糙度,但表现出较差的均匀性。喷砂后碱性刻蚀20min消除部分宏观粗糙度,整体粗糙度有所下降,但刻蚀产生接近纳米尺度的微观粗糙度。延长刻蚀时间这些微观划痕和小凹坑变得更大更深,有利于润湿条件的改善。退火后力学性能较差的部分破碎,机械上不稳定的结构得到致密,形成纳米多孔结构,通过自润湿使接触角大大降低。延长刻蚀时间和采用退火处理对Sz（最大高度）起到了相同的作用效果。通过单搭接头层间拉伸剪切测试探究了改性后Ti/PEEK界面粘结性能,刻蚀的单搭接头的失效方式变为内聚力失效和混合失效。刻蚀对剪切强度的提升作用大于喷砂。钛板经喷砂后刻蚀20min退火形成了不同尺度的微观结构,表现出最高的剪切强度。通过对层合板失效界面的显微观察,发现喷砂后刻蚀20min退火的层合板的Ti/PEEK界面,在金属和纤维的连接处树脂起到了很好的连接作用,形成了光滑连续结构。设计工艺路线,制备得到纤维金属层合板,通过加压补偿消除了残余应力的不利影响,对其弯曲和层间剪切性能进行比较研究。弯曲试验中,除仅经过喷砂处理的层合板外,包含碱性刻蚀和退火处理的层合板都未观察到明显分层。喷砂后碱蚀20min退火的层合板拥有最好的抗弯性能。层间剪切试验中,喷砂后碱蚀60min、喷砂后碱蚀20min退火、喷砂后碱蚀60min退火三种处理的层合板都没有明显脱粘。其中,喷砂后碱性刻蚀20min退火的层合板表现出最高的层间剪切强度。建立了Ti/APC-2超混杂层合板的层间剪切模型,对FMLs在剪切加载的工况下的渐进损伤过程进行了分析研究。Ti/APC-2超混杂层合板的层间剪切失效模式表现为:在复合材料层靠近顶部钛板的一侧的宽度方向上首先发生基体拉伸损伤,然后在压头一侧的纤维层发生纤维压缩损伤,而支座一侧发生纤维拉伸损伤。钛合金层始终未达到损伤极限。