强韧、轻型、高效是防护装甲的发展趋势,低密度、高硬度的B4C陶瓷因此被广泛应用于军备防护领域。增韧是B4C陶瓷应用的首要问题,陶瓷/金属叠层结构是最常见的增韧方式,但陶瓷、金属界面性能差距大导致阻抗不匹配、易层裂破坏等,梯度装甲则可以解决这一难题。然而国内对B4C/Al复合材料性能研究的不全面制约了B4C/Al梯度装甲的发展,此外梯度装甲抗弹机理、结构设计及制备工艺等研究也较为匮乏。因此,本文从材料性能、抗弹机理、结构设计及制备工艺优化等方面开展B4C/Al梯度装甲研究。主要研究内容和取得的结论有以下四个方面:（1）采用放电等离子烧结法制备不同体积分数的B4C/Al复合材料,研究烧结温度、保温时间对复合材料维氏硬度、抗弯强度、断裂韧性等性能的影响,探究复合材料最优烧结工艺,最后通过扫描电镜表征分析复合材料的断面微观结构。结果表明,适度的烧结温度、保温时间有利于B4C/Al复合材料的烧结致密,其中B4C/Al复合材料的烧结温度随着B4C含量的增多而增加。此外,经过工艺优化,实现了高B4C含量（大于40%）复合材料的烧结制备,复合材料内B4C颗粒分布均匀,无明显气孔,力学性能优越,满足B4C/Al梯度装甲对材料层性能的需求。（2）根据抗弯曲线确定不同体积分数B4C/Al复合材料本构模型,使用混合定律预测材料参数,构建弹靶试验、霍普金森杆及内部应力波有限元模型,研究梯度结构对防护装甲抗弹性能与应力波的影响规律,从而揭示B4C/Al梯度装甲抗弹机理。仿真结果表明,较之叠层装甲,B4C/Al梯度装甲具有更高的抗冲击韧性,延长了抗侵彻时间,持续消耗子弹能量。此外,梯度装甲层间性能差异小,减缓层裂现象,防护装甲的多次受打击性能与应力波吸收能力都得到加强。（3）从子弹剩余速度及加速度、能量消耗及消耗效率、装甲抗侵彻状态等多个分析角度,研究子弹侵彻作用下不同层数、梯度分布指数及仿贝壳结构对梯度装甲抗弹性能的影响机制,从而优化设计仿贝壳梯度装甲结构。仿真结果表明,6层、0.6分布指数的B4C/Al仿贝壳梯度装甲界面性能差异小,具有良好的抗冲击韧性与抗瞬时破裂能力,除此之外,仿贝壳结构增加了装甲层间裂纹偏转机率,延长梯度装甲抗侵彻有效时间,进一步提高装甲抗弹性能。（4）在单层均质B4C/Al复合材料性能研究、梯度装甲抗弹机理及结构研究的基础上,开发B4C/Al仿贝壳梯度装甲制备工艺,烧结制备抗冲击性能更加优越的B4C/Al仿贝壳梯度装甲。使用扫描电镜及维氏硬度计对烧结试样的微观结构、层间结合情况及力学性能进行了测试与分析。最后,通过落锤冲击试验对双叠层装甲、梯度装甲、仿贝壳梯度装甲三种装甲的抗冲击性能进行验证测试,结果表明梯度、仿贝壳等结构有效的增强了B4C/Al防护装甲的抗冲击性能,这与模拟仿真结果具有一致性。