随着来自空中的威胁日趋多样化,防空作战的重要性就日益凸显,其成败已成为现代高技术战争胜负的决定性因素。传统防空战斗部惰性破片毁伤元依靠单一的动能来打击目标,其已经不能满足现代高效毁伤的军事应用要求。为此,人们积极探索并发展出一种新型材料,并称之为活性材料,其受到外界强冲击具有发生化学反应并快速释能大量能量的特性,可显著提升战斗部对目标的毁伤能力。活性材料的冲击反应和能量释放行为均与其力学性能紧密相关,本文制备出所需金属/聚合物和金属合金类活性材料,并对其力学特性和冲击反应机理进行了深入的研究。主要研究工作及成果有:（1）选择活性金属Al、Zr和ZrH₂作为主要原料设计制备金属/聚合物类和金属合金类活性材料。通过研究烧结工艺、烧结温度、成型压力和烧结时间对材料物理性质的影响,对制备工艺进行优化,并分别采用冷压成型烧结和热压工艺制备出多种配比的Zr/PTFE、Al/W/PTFE和W/Zr活性材料。（2）采用万能材料试验机和改进的高温同步分离式霍普金森压杆实验装置（SHPB）对Zr/PTFE（室温³00℃）和Al/W/PTFE活性材料进行了准静态和动态压缩实验研究,结果表明材料具有明显的应变率强化效应和温度软化效应,结合实验结果,建立了用于描述冲击载荷作用下金属/聚合物材料弱化阶段前的弹粘塑性本构模型。Al/W/PTFE活性材料冲击发生反应呈现爆轰模式,而Zr/PTFE材料在相同冲击速度下未能发生反应。W颗粒含量的添加可显著提高Al/W/PTFE材料的压缩强度,但也会降低材料的反应活性和反应持续时间,而对反应的起始时间影响不大。通过类比用于测试炸药感度特性的落高法对实验结果进行分析,获得了Al/W/PTFE材料的反应应变率阈值,W含量越高,反应阈值也越高。（3）W/Zr材料准静态压缩结果表明其为高强度脆性材料,采用斜坡加载和试件直接贴应变片方式实现该材料SHPB恒应变率动态测试,获得的应力—应变曲线呈现良好的线弹性,动态破坏应变和压缩强度表现出一定的正应变率效应,而弹性模量对应变率几乎不敏感。W/Zr-1（Zr/wt%:W/wt%=66:34）材料的力学性能优于另外两组（W/Zr-2（ZrH₂/wt%:W/wt%=66:34）,W/Zr-3（Zr/wt%:W/wt%=43:57））,结合其压缩强度随应变率变化关系拟合结果,对所能够达到的恒应变率极值进行分析,计算得其值为1500 s^-1,对应极限压缩强度可达2780 MPa。W/Zr材料受强冲击载荷会迅速粉碎成大量的碎片并伴随火星产生,而当微米级碎片在局部空间形成的碎片云团达到一定浓度时容易被引燃,呈现燃烧模式。不同尺寸碎片有着不同的反应形态（火团燃烧、火星微爆炸或维持安定）,反应剧烈程度和持续时间受活性成分含量（配比）、破碎程度（冲击速度或应变率）和碎片分散程度（尺寸效应）影响。W/Zr破片低速弹道实验结果与SHPB实验结果对比显示,试件冲击反应的起始时间随着撞击速度的提高而降低。（4）通过对准静态压缩和动态冲击加载后的试件碎片进行扫描电镜观察,结果表明金属/聚合物材料的压缩破坏主要由PTFE基体断裂和金属与基体剥离引起,W/Zr材料破坏模式主要为穿晶断裂和沿晶断裂,以及少量的韧窝断裂。以W-Zr混合粉体燃烧实验为对照组,对W/Zr破片冲击反应前后组分变化分析,确定其反应化学过程为Zr,ZrC,ZrC_0.32H_1.2与空气反应燃烧生成ZrO₂。基于脆性材料断裂韧性的理论分析和W/Zr材料破碎形态模式,分析并建立了其在冲击加载下裂尖温升引燃碎片云团的反应机理模型。