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本文以一种新型锆钛合金(47Zr-45Ti-5Al-3V)为研究对象,采用动态拉伸实验和动态断裂韧性实验来研究材料的动态断裂特性。首先利用直接撞击式Hopkinson拉杆(SHTB)实验技术对锆钛合金在室温、应变速率为1000s-1-4150s-1的动态拉伸力学行为进行了实验研究。实验结果表明,锆钛合金的平均动态屈服强度σ0.2=570MPa,平均动态抗拉强度σb=754MPa,且屈服强度和抗拉强度具有明显的应变率相关性,它们都随应变率的增加而增大,线性拟合结果显示,抗拉强度与应变率遵循线性关系(σb＝667.56+0.036ε),而屈服强度与应变率的线性关系复杂；锆钛合金的平均断裂伸长率εf=10.3%,失稳应变和断裂伸长率均随应变率的增加而增大,呈现出“高速韧性”的特点；由能量分析导出其平均动态破坏能密度为56.3J/mm3,在整个应变率范围内,合金的应变能密度随应变率的增加而增大。对回收试样断口进行了SEM分析,结果表明：随应变率的提高,材料的断裂方式由准解理断裂变为韧性断裂,材料的断裂机理为微孔聚集断裂。对试样的纵截面进行金相和SEM观察发现,随应变率的增大,片层状α晶粒的平均粒径降低,α晶粒沿平行于拉伸方向排列取向,这种取向有利于提高材料的断裂伸长率；对试样进行TEM分析发现,位错线密度以及位错滑移量随应变率的增大而提高,形成亚晶粒的能力增强,而形变孪晶密度随应变率增大而降低。锆钛合金的变形机理由较低应变率下的位错滑移机制和形变孪生共同作用机制变为较高应变率下位错滑移机制。利用分离式Hopkinson压杆(SHPB)实验加载技术对预缺口的半圆盘弯曲试样进行Ⅰ型动态断裂实验,测量了包括起裂韧度、断裂能、传播韧度在内的三个重要的断裂参数,并对其加载速率的相关性进行研究。结果表明：锆钛合金的平均起裂韧度、平均传播韧度和平均断裂能分别为89.1MPa·m1/2、86.3MPa·m1/2和6.54×104MPa·m,起裂韧度和传播韧度都随加载速率的增大而降低,传播韧度略小于起裂韧度。通过对动态断裂实验回收试样的断口进行SEM观察发现,锆钛合金在所有工况下的断裂方式为穿晶韧性断裂,材料的断裂机理为微孔聚集断裂,即材料的断裂是由裂纹的形核和扩展造成的。在裂纹扩展连接过程中出现两种途径：内颈缩会合和剪切型(之字形)扩展。后者与前者相比增大了裂纹扩展路径,使断裂过程消耗更大的能量,断裂韧性更大。由能量率的对比分析发现,SHTB动态拉伸断裂实验得到的锆钛合金断裂能量率G平均值为G=17.35KPa-m,与动态断裂韧性实验得到的断裂能G=72.52KPa-m处于同一量级。因此,锆钛合金在动态拉伸断裂实验和动态断裂韧性实验这两种不同动态加载方式下动态断裂性能是等效的。