本文以爆炸加工知识为基础,结合水下冲击波理论的发展和应用探索的深入,提出了水下爆炸焊接和水下爆炸压实两种爆炸加工方法。由于传播介质水和空气的密度、可压缩性以及声速差异,水下冲击波相比于空气冲击波,具有传播速度快、压力峰值高、正压持续时间短和冲量大等优点。利用水下冲击波的独特优点,提出采用水下爆炸完成常规手段难于实现的超薄、超硬等特殊金属功能材料的爆炸复合。论文从数值模拟、参数设定、水下装置设计以及超薄复合板材的材料性能分析,建立了一套完整的水下爆炸焊接研究体系,并且利用水下爆炸焊接,制备了功能(密度)梯度材料,成功地应用于动高压物理轻气炮准等熵加载研究中,取得较为理想的实验效果,为准等熵波加载研究材料高压物态方程提供了新的实验手段。另外,本文还利用水下冲击波爆炸压实,成功在纯铜表面制备了纳米颗粒弥散强化涂层,形成涂层-基体结构,能够有效改善铜金属在特殊环境(高温、高磨损)条件下的应用效果。论文同时给出了相应的数值模拟、试验参数、装备详置、性能分析以及宏观和微观检查。主要研究工作创新点如下：(1)以数值模拟、爆炸焊接参数理论设计和装备设计相结合,建立一套完整水下爆炸焊接试验研究方法。即采用有限元数值模拟焊接过程中炸药爆轰、水下冲击波驱动加速飞板,以及飞板与基板碰撞高速变形过程；再结合爆炸焊接窗口理论,检验焊接参数的合理性；最后根据爆炸焊接工艺需要确定布药方式、水层厚度、基复板密封方式等设计出防裂水下爆炸焊接装置。用平行和倾斜装药方式,开展功能材料和脆性材料的爆炸焊接实验。利用合金工具钢,研究材料初始硬度对于焊接界面的影响。在合金钢的研究中,首次发现了冲击相变对于界面的影响。(2)首次提出并且成功利用水下爆炸焊接制备密度梯度飞片。针对水下爆炸焊接可焊合超薄、高脆性材料的特点,设计了水下多层爆炸焊接装置,成功制备出多层材料的密度梯度功能飞片,并用于高速飞片的准等熵加载实验。在二级轻气炮上通过激光多普勒探针测试速度时程曲线,验证了密度梯度飞片准等熵压缩效果。并利用数值模拟分析说明,在高速碰撞过程中密度梯度飞片较均质飞片更能使靶材保持高压低温固体状态。(3)提出了利用爆炸粉末压实在金属表面制备强化涂层的方法。即利用混合粉末机械合金化、预压实烧结,再进行水下爆炸压实和重新加温扩散烧结的一整套爆炸加工制备强化涂层的方法。采用纳米氧化物颗粒弥散强化铜粉与纯铜基材进行爆炸加工实验,成功地制备了弥散强化铜涂层材料；在保证纯铜的高导电、导热性能的同时,提高了铜材表面的高温稳定性和耐磨性。采用有限元数值模拟,从理论上分析了炸药水中爆炸冲击波与多孔铜覆层相作用的变形压实规律,为进一步的理论发展奠定了基础。