多孔钛合金材料是一种超轻质的新型功能与结构材料,其结合了钛合金和多孔金属材料的特点,兼备高比强/刚度、高熔点以及耐冲击等优异性能,在国防工业以及民用领域有着广泛的应用前景。作为一种耐高温防护材料,多孔钛合金材料在服役过程中不可避免地面临高温以及动态冲击载荷的作用,因此研究其高温力学行为以及冲击失效特性具有重要的现实意义。受到传统制备工艺的限制,常见的多孔钛合金材料胞元尺度较大,且结构较为简单。金属3D打印技术的快速发展,满足了复杂三维空间结构的可设计性需求,为多孔钛合金材料的制备以及细-宏观跨尺度优化提供了更方便的途径。因此,本文以3D打印有序多孔Ti-6Al-4V合金材料为研究对象,以试验研究为主,结合理论分析和数值模拟,探究了温度、加载速度、密度梯度对材料应力应变关系以及变形机理的影响和原因,为多孔钛合金材料的优化设计以及工程应用提供了理论依据与实验数据支撑。本文主要的研究内容如下:1)基于多孔材料细观变形机制和力学行为的差异,以材料轻质、吸能和各向同性为目标,选用正菱形十二面体胞元结构作为研究对象;根据经典梁理论对静力作用下胞元结构内典型杆件的受力变形进行了分析,建立了多孔材料的宏观等效弹性模量和塑性屈服强度与胞元结构几何参数之间的映射关系;讨论了杆件长径比对材料弹性模量、屈服强度以及屈曲失稳的影响,给出了双轴加载下多孔材料的屈服面方程;并采用有限元分析对模型预测结果进行了验证,两者十分吻合。2)设计并采用电子束快速成型（EBM）方法制备了单胞为正菱形十二面体结构的Ti-6Al-4V有序多孔材料;利用WDW300电子万能试验机对电子束快速成型的钛合金多孔材料开展了室温～600℃下的准静态压缩试验,揭示了温度对材料应力应变曲线、变形模式以及吸能特性的影响,并通过与其它多孔金属材料的对比,验证了3D打印多孔钛合金材料在高温承载以及吸能领域的优越性;基于应变能密度理论,建立了不同温度下有序多孔Ti-6Al-4V材料的屈服模型,结合数值模拟研究,分析了温度对材料屈服面的影响。3)利用分离式霍普金森压杆（SHPB）装置对EBM制备的菱形十二面体Ti-6Al-4V多孔材料进行了700～1300s^-1应变率范围内的室温动态压缩试验,结合高速摄影技术,揭示了动态加载下多孔材料的变形机理;采用一维冲击波模型,分析了加载速度对有序多孔Ti-6Al-4V材料变形模式的影响,给出了不同变形模式对应的临界加载速度;基于X射线断层扫描三维重构技术,建立了考虑胞壁表面缺陷的三维细观有限元模型,开展了不同冲击速度下材料动态响应的数值模拟研究,与冲击波模型预测结果较为一致。4)通过控制加载方向上的胞元尺寸,设计了阶跃梯度和连续梯度两种密度分布方式,通过激光快速成型（SLM）技术制备了相应的梯度有序多孔Ti-6Al-4V试件;利用电子万能试验机、SHPB装置以及直撞式霍普金森压杆（DHPB）装置对梯度多孔材料分别进行了准静态、低速和高速冲击压缩试验;结合数字图像相关技术（DIC）对试件的变形过程进行了分析,揭示了梯度以及加载速度对材料变形演化规律的影响;对比分析了两种梯度材料在高速冲击下的防护性能,发现连续负梯度多孔钛合金材料更有利于保护受撞物体。