反装甲武器及弹药技术的迅速发展给目前世界各军事强国所服役的主流装甲战车陶瓷/金属叠层复合装甲防护材料带来了巨大的威胁。为了满足未来武器平台对装甲防护材料密度更低、抗侵彻性能更好、抗多弹撞击性能更好的要求,一种有希望的途径是使用功能梯度材料作为防护材料,而Ti/TiB2体系梯度材料由于其优异的防护性能备受科研人员瞩目。因此对Ti/TiB2体系梯度材料成分组成、结构与力学性能之间的关系进行深入系统的研究具有重要意义。当前对于Ti/TiB2体系梯度材料的研究主要存在两大问题,一是陶瓷与金属难以同时致密,二是梯度材料的力学性能有待提升。针对以上两大问题,本文选用烧结助剂Ni,采用等离子活化烧结技术,希望能通过先进烧结工艺和烧结助剂成功制备出高致密力学性能良好的Ti/TiB2体系梯度材料。为此,本论文以TC4粉体、TiB2粉体和烧结助剂Ni粉为原料,通过二维球磨和等离子活化烧结工艺制备TiB2/TC4体系的复合材料及添加不同Ni含量的TiB2/Ni复合材料。深入探究TiB2/TC4复合材料相组成和微观结构演变与性能之间的关系及相关强韧化机制,研究烧结助剂Ni含量对TiB2/Ni复合材料的致密化行为、力学性能及热膨胀系数的影响。并在此基础上制备了TiB2/TC4体系叠层梯度材料,进一步探究了烧结助剂Ni含量对TiB2/TC4叠层梯度材料的显微结构和力学性能的影响。最后,结合梯度材料显微结构、断面形貌以及力学性能之间关系,完成TiB2/TC4叠层梯度材料的断裂分析和性能优化。得到以下主要结论:研究发现,TiB2/TC4复合材料相组成和微观结构演变与其力学性能以及热膨胀系数之间存在紧密联系。复合材料的致密度随TC4含量的增大而增大。富Ti样品的主要物相为TiB、α-Ti和β-Ti,而富TiB2样品的主要物相为TiB2和TiB。复合材料的硬度和波阻抗呈现先增后减的趋势,在30 wt.%TC4处同时达到极大硬度值26.36 GPa和极大波阻抗值31.54×10~9 g/（m~2s）。复合材料70 wt.%TC4-30wt.%TiB2达到了高强度和高塑性的平衡,屈服强度为1800 MPa,压缩强度为2215MPa,断裂应变为12.13%。随着TC4含量的增大,复合材料样品断裂形式会经过以沿晶断裂为主的脆性断裂、以解理断裂为主的脆性断裂、以准解理断裂为主的脆性断裂、再到典型的韧窝断裂为主的韧性断裂的变化,复合材料的主要强韧化机理是TiB晶须增韧和位错强化。烧结助剂Ni可通过促进TiB2的晶格扩散和填充颗粒间隙排出气孔提高TiB2/Ni复合材料致密度。TiB2/Ni复合材料的硬度和波阻抗随烧结助剂Ni含量呈现先增后减的趋势,在5 wt.%Ni含量处同时达到极大值21.14 GPa和31.63×10~9g/（m~2s）,获得最佳的压缩性能提升,极大压缩强度和断裂应变分别为2538 MPa和12.10%。TiB2/Ni复合材料的断裂形式主要为沿晶断裂。TiB2/TC4复合材料各组分间热膨胀系数值呈连续变化,所选体系润湿性好。烧结助剂的热物理参数调控能力使得TiB2/Ni复合材料的热膨胀系数在低温时随着烧结助剂Ni含量的增加显著提升,保证TiB2/TC4梯度材料中陶瓷层与相邻组分层的热膨胀系数尽可能相近。TiB2/TC4叠层梯度材料的成分组成与物相变化呈梯度分布,梯度材料物相由TiB2至TiB,再至Ti,在宏观尺寸上呈梯度渐变。在微观形貌上未观察到显著界面,实现了层间物相的梯度渐变。烧结助剂Ni可以避免陶瓷层开裂,实现梯度材料的一体化成型。烧结助剂Ni的扩散作用较强,可以对高陶瓷含量过渡层都起到促进烧结致密性、调控热膨胀系数和增强力学性能作用。梯度材料在5wt.%Ni含量处的极大压缩强度和断裂应变分别为3168 MPa和6.58%,断裂形式为沿晶断裂和穿晶断裂的混合断裂模式。