随着航空航天、轨道交通、化工、船舶、兵器等产业的快速发展,人们对新型高比强结构材料的需求越加迫切。在满足使役性能的前提下,质轻的高比强金属结构材料有助于提升运载能力、节能降耗、减少环境污染等。随着航空航天等领域的高速发展,单一金属结构材料已难以满足对轻质高强结构材料的要求,研发具备两种或多种金属特性的异质异构复合材料越来越受到重视。铝/钛复合材料能够充分发挥两种轻金属的优异性能,拓展为一种高比强结构材料。钛合金具有较低密度、高强度、耐腐蚀、耐高温等特点,已成为多个领域所需要的重要结构材料之一。铝合金具有密度低、易于加工和塑性较好等优点,是目前应用最广泛的结构材料之一。本文基于选区激光熔化工艺,制备出TC4三维点阵结构,并填充铝合金粉末,利用热挤压法获得高比强高强韧的铝/钛双连通复合材料,研究了材料的制备工艺、微观组织对复合材料力学性能和强化机理、断裂机制的影响。主要结果如下:（1）利用选区激光熔化和热挤压制备出纳米结构铝合金/TC4钛合金双连通复合材料,并对其微观组织、拉伸力学性能和拉伸断裂行为进行了表征和分析。研究表明,复合材料中TC4三维点阵结构完整、且界面保持平直清晰,TC4合金中的α相和β相沿着挤压方向拉长形成精细的片条状结构,纳米结构铝合金区域为高体积分数的纳米结构化合物相和纳米晶铝。力学性能测试表明,TC4三维点阵结构对纳米结构铝合金区域的裂纹萌生和扩展产生了明显的限制效应,使得复合材料获得了良好的拉伸力学性能。（2）研究了不同挤压比对纳米结构铝合金/TC4钛合金的双连通复合材料的微观组织和力学性能的影响。结果表明,复合材料中的TC4三维点阵结构特征在热挤压过程中并未被破坏,组织为片条状α相和β相,铝合金区域为纳米尺度富铝金属间化合物和纳米晶铝;随着挤压比的增大,α相和β相和铝合金中的纳米相变得更加细小,复合材料的抗拉强度不断提高,延伸率略微降低。当挤压比为8时,复合材料具有较好的综合力学性能,抗拉强度为960 MPa,延伸率为4%。（3）利用选区激光熔化和热挤压制备出TC4/7075Al三维双连通复合材料,并对其微观组织、拉伸力学性能和断裂行为进行了表征和分析。研究表明,热挤压变形并未破坏TC4三维点阵结构,TC4合金区域的晶粒得到细化,并未发生动态和静态再结晶,片条状α相和β相宽度不断减小并沿着热挤压轴向不断拉长,产生了明显沿着热挤压轴向的＜01-10＞的丝织构。并随着挤压比的增加,TC4合金区域的晶粒得到进一步的细化,片条状α相和β相宽度进一步减小,丝织构不断增强,几何必须位错密度增加。7075Al合金区域的显微组织为纳米Mg Zn2和fcc Al基体,并且fcc Al发生了明显的再结晶现象,晶粒多呈等轴晶,并随着挤压比的增加,晶粒不断减小,并沿着热挤压轴向方向产生了＜111＞丝织构。复合材料界面处形成了良好冶金结合,界面为厚度约20 nm的元素扩散层,主要富集Ti、Al和Mg元素,局部区域还富集Zn元素。复合材料的抗拉强度和塑性都随着挤压比的增加而增加,当挤压比为8时,复合材料的屈服强度、抗拉强度和塑性应变分别为1077 MPa、1138 MPa、5.7%,比强度和比模量分别达到了305 Nm/g、32GPa/g/cm~3。复合材料的强化机制主要为固溶强化、晶界强化、位错增殖强化、第二相强化、界面强化。由于7075Al合金区域具有纳米晶并且其塑性变形受到TC4三维点阵结构的限制,使得7075Al合金区域可以产生较高的强度和塑性变形,并且高强度7075Al合金区域同时可以对TC4三维点阵结构的变形和裂纹萌生产生限制作用,从而使得复合材料获得良好的强度和塑性。