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国内外对叠层密度梯度材料的设计、制备及其应用研究进行了诸多探索,并在动态高压等领域已有相应的应用。随着测量技术的进步与更精确的状态方程的测量,人们发现叠层密度梯度材料中存在的界面密度、波阻抗突变对加载波形产生的误差,它阻碍着其在精确的动态物理实验方面的应用。本文以93W/Mo/Cu/Ti体系叠层密度梯度材料的微结构调控、电场辅助平面扩散焊接制备及其动态性能为研究目的,旨在通过研究异质中间层、金属间化合物的引入、电场辅助平面扩散焊接工艺制度对叠层密度梯度材料结构、静态性能和动态性能的影响,指导支撑设计、制备出平面度高、平行度高的叠层密度梯度材料。采用电场辅助扩散焊接制备Cu/Ti双层材料,发现Cu/Ti焊接界面的组织演变和准静态结合强度的影响分为抑制阶段和激活阶段。相对于热压扩散焊接,CuTi高脆性相的生长受到抑制,因此电场辅助扩散焊接可以在540-600℃较宽的温度范围内,实现Cu/Ti的高强焊接,此时焊接界面的金属间化合物的晶粒尺寸均为亚微米级。准静态剪切测试,界面断裂发生在Cu3Ti2和CuTi相层。对Cu/Ti叠层材料进行动态测试发现,动态测试后界面失效也主要发生在Cu3Ti2和CuTi相层。即Cu/Ti叠层材料满足Cu-Ti界面金属间化合物（IMCs）整体厚度小于3μm,且各种IMCs相（尤其是CuTi相）晶粒尺寸小于1μm时,Cu/Ti叠层材料具有良好的结合,界面可以承受更高的动态冲击载荷。采用添加中间层的电场辅助扩散焊接制备93W/Mo双层材料,研究发现CuxNi1-x合金薄膜中间层中Ni含量对93W/Mo界面结构及准静态结合强度有较大影响。Ni含量0～25 at%时,93W/Mo叠层材料界面具有高于200 MPa的结合强度。对比纯Cu箔片中间层,Cu0.75Ni0.25箔片中间层降低93W/Mo的焊接温度,极大提高界面结合强度。与Cu0.75Ni0.25薄膜中间层相比,Cu0.75Ni0.25箔片做中间层可以在保证界面结合强度的情况下,极大简化实验工艺流程。在霍普金森杆（SHPB）低冲击速度下,30μm Cu、100μm Cu、100μm Cu0.75Ni0.25中间层的93W/Mo叠层材料,界面可以承受18 m/s以下的低速冲击。平板冲击下100μm Cu0.75Ni0.25中间层明显降低了93W和Mo基体的脆性断裂,93W/Mo叠层材料的失效过程为,首先是自由面反射的拉伸应力波在93W基体中产生了层裂,接着是中间层与Mo的接触界面中心首先出现层裂,随着时间增加,这一中心出现的裂纹沿着界面直径方向边缘逐渐扩展,直至界面完全失效分离。回收样品分析发现界面失效主要发生在Cu（Ni）中间层/Mo的连接界面,与准静态断裂位置一致。采用电场辅助扩散焊接法成功实现了93W/Mo/Cu/Ti叠层梯度材料的一次性低温高强焊接制备。保证叠层材料各界面的结合强度的情况下,极大降低了材料制备温度,简化了焊接工艺。制备出的叠层梯度材料整体平面度高,层间平行度高,界面结合良好。动态加载实验证明界面金属间化合物对加载波形基本没有影响,得到的加载波形与设计模拟波形吻合较好。93W/Mo/Cu/Ti叠层材料在加载测试整个过程中,可以承受一定的卸载拉伸波而整体不发生界面失效。采用电场辅助扩散焊接法制备多维梯度材料,初步实现了多维梯度材料的一次性低温焊接制备。制备出的多维梯度材料整体平面度高,层间平行度高,轴向界面结合良好的多维梯度材料,动态加载实验表明多维梯度材料的加载波形与设计模拟波形吻合较好。