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Ti/Al3Ti层状复合材料具有密度小，比强度高，比刚度高，高温抗氧化性好，耐腐蚀，抗损伤等优点。在航空航天和防护装甲方面具有广泛的运用前景。但是，传统制备Ti/Al3Ti层状复合材料的方法，成本高、反应效率低，制备的复合材料的质量差。因此，需要开发出一种低成本，高质量、高效环保的Ti/Al3Ti层状复合材料的制备工艺。 本文采用超声固结法和无真空烧结法相结合，制备出Ti/Al3Ti层状复合材料，利用剥离试验和微观形貌观察检测Ti/Al层间固结质量，并优化出超声固结工艺参数。再通过原位反应成功制备出Ti/Al3Ti层状复合材料，对材料进行力学性能测试和微观形貌分析，优化了原位反应工艺参数。对制备的Ti/Al3Ti层状复合材料进行力学性能测试，评价材料的综合性能。 对超声固结过程进行研究，探明了超声固结参数对Ti/Al层状复合材料的固结质量的影响规律，阐述了超声固结机理。发现超声振幅越大，实验固结效果越好。并通过SEM+EDS对超声固结参数下的剥离试样进行了微观观察和元素含量分布测量，确认了界面结合的形式和效果。再对材料进行力学性能测试，评价了Ti/Al层状复合材料的力学性能，并研究了裂纹扩展形式。最终优化出超声固结工艺参数，超声振幅为35μm，法向压力为1.5KN，固结温度为200℃，固结速度为34.5mm/s。 利用原位反应试验，以Ti/Al层状复合材料为原料制备Ti/Al3Ti层状复合材料。经过对制备的Ti/Al3Ti层状复合材料的相组成进行分析，确定了金属间化合物Al3Ti是唯一产物，并研究反应层厚度与时间的关系，反应层厚度与时间的关系式可表示为，y=2.306t1.383（其中，y表示反应层厚度，t表示为时间）。试验表明，当Al完全反应时，Al3Ti体积分数达到最大，但是生成了Al3Ti层中出现了空洞，大幅减弱了材料的力学性能。基于以上研究，优化原位反应试验方案，成功制备出，结构紧凑，界面结合良好，无缺陷的高质量Ti/Al3Ti层状复合材料，优化了工艺方案。 对制备的Ti/Al3Ti层状复合材料进行了压缩试验、原位弯曲试验和单轴动态压缩试验等力学性能测试实验。分析了材料的韧性和塑性增加的原因，阐明了材料的吸能特性和裂纹扩展的关系。研究发现，Ti/Al3Ti层状复合材料中的韧化层Ti层和层间界面可以有效阻碍裂纹的扩展并改变裂纹的扩展方向。从而大幅提升材料的塑性、韧性以及吸能特性。