多孔泡沫钛兼具良好的力学性能、生物相容性和耐腐蚀性,凭借其优异的性能在航空、生物医用(植入物)和化学(催化)等领域具有广泛的应用。然而,由于缺乏针对微细观变形的原位测量技术造成其结构-性能关系还存在较多争议,制约了泡沫钛在更多方面的广泛应用。例如泡沫钛实际应用中难免受到冲击载荷作用,其在动态冲击下的力学性能鲜有报道,关于泡沫钛显现出的应变率效应潜在机理尚未达成一致。此外,孔径尺寸对泡沫钛力学性能的影响仍需探究。本文针对应变率及孔径大小对泡沫钛力学性能与变形机理的影响展开研究,利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、计算机断层扫描技术对泡沫钛的微观结构和晶体结构进行表征。利用材料试验机和分离式霍普金森压杆开展了泡沫钛在宽范围应变率加载下力学响应实验,为了全面分析泡沫钛材料动静态加载下微观变形机理与应变率效应机理,将超快原位X射线相衬成像技术与动静态加载实验技术相结合,利用高速摄像记录了多孔钛的动静态压缩过程,通过数字图像相关方法对相衬图像序列进行后处理得到多孔钛的动静态应变场。不同孔径泡沫钛宏观应力-应变曲线表明,孔径对泡沫钛的屈服强度与应变硬化有显著影响,孔径为20μm与80μm的泡沫钛屈服强度相差50%,前者表现出更强的应变硬化现象;宽范围应变率加载下宏观应力-应变曲线表明泡沫钛具有明显的应变率效应,在较低应变率加载范围内,孔径为20μm与80μm的泡沫钛的应变率敏感指数分别为0.022和0.008,在更高应变率的加载下应变率敏感指数值分别为0.22与0.23。X射线相衬成像序列表明动静态加载下泡沫钛均于孔洞富集区域率先发生坍塌变形。应变场观察到压缩带随着外载荷的增加而不断增长,不同孔径以及加载应变率下泡沫钛的应变带特征不同,较大孔径泡沫钛应变带整体分布较稀疏且应变分布不均一,动态加载状态下应变场特征与小孔径应变场一致,应变带更窄、密且分布更均匀,相互交织的变形集中带使得动态加载下变形场更加均匀,从而导致泡沫钛的应变速率硬化效应。动静态加载下泊松比场表明,动静态加载下的平均泊松比值均随着应变的累计而增大。同一体积应变下,动态荷载作用下的平均泊松比较准静态低15%。动态加载下的局部惯性约束导致了泡沫钛的应变率硬化与泊松比效应。