随着装甲技术的不断发展,战车的防护能力有了质的飞跃,因此对武器的毁伤能力有了更高的要求,本文利用金属间化合物Al3Zr的定温集中燃烧性能,通过把Al和Zr合金化,进而将其应用于含能结构材料,制备出性能优异的Al-Zr含能结构材料,不仅保证材料具有优异的能量性能,还兼有良好的力学性能。本文采用真空悬浮熔炼技术结合高温气雾化法及机械粉碎法,分别制备出Al-30Zr和Al-50Zr含能合金粉末,通过XRD、SEM、激光粒度仪等测试方法,表征Al-30Zr和Al-50Zr含能合金粉末的粒径、物相以及微观形貌,使用TG-DTA和氧弹量热仪对粉末的热氧化能力以及燃烧热进行测量,并借助XRD对燃烧产物进行物相分析,判断其燃烧完全性。结果表明:制备出的两种Al-Zr合金均呈现出金属间化合物Al3Zr嵌入Al基体中的独特物相结构。Al-30Zr合金颗粒具有良好的球形度,颗粒平均粒径为31.2μm,表面较为粗糙,覆盖着鳞甲状的Al3Zr。与纯Al粉相比,Al-30Zr与Al-50Zr含能合金粉末均在950℃左右出现定温集中放热现象,氧化增重更大,热反应活性更高,密度更高,实测质量燃烧焓有所降低,但Al-50Zr的实测体积燃烧热优于纯Al粉。两种Al-Zr含能合金粉末均具有优异的燃烧完全性。本文分别使用模压-烧结和火花放电等离子烧结（SPS）两种粉末成形工艺进行Al-Zr含能结构材料的制备,通过探究成形压力、烧结温度对两种Al-Zr含能合金粉末成形性能的影响,比较了模压-烧结和火花放电等离子烧结两种成形工艺的优劣,并分析Al-30Zr和Al-50Zr两种含能结构材料体系的性能差异。借助SEM、维氏硬度计、万能材料试验机等手段对不同含能结构材料样品进行微观形貌、密度、硬度及准静态压缩力学测试。结果表明:增大模压压力可以促进材料粉末的成形,提高密度和抗压强度;烧结温度的提升同样可以增加粉末之间的结合能力,但过高的烧结温度可能会导致晶粒长大进而降低材料力学性能。SPS制备的样品密度、抗压强度均优于模压-烧结,缺点在于制备效率较低且成本偏高。模压-烧结工艺下Al-30Zr体系在烧结温度为620℃时具有最大抗压强度278.5 MPa,SPS工艺下在更低的烧结温度（580℃）便可达最大抗压强度458.3 MPa,比模压-烧结工艺下的最大抗压强度提升了64.6%。而Al-50Zr体系在SPS烧结温度为710℃时具有最大抗压强度1113.7 MPa,相比于Al-30Zr体系的最大抗压强度提升了143.0%,但韧性稍差。为了更真实地表征高速撞击条件下Al-Zr含能结构材料的力学性能,使用动态冲击特有的测试仪器霍普金森压杆（SHPB）对SPS制备的不同Al-Zr含能结构材料样品进行高应变率下的力学测试。结果显示,随着应变率的提高,两种体系的含能结构材料的极限强度均呈上升趋势,49550 s-1应变率下Al-30Zr和Al-50Zr体系的极限强度分别为1109.2 MPa和1652.3 MPa,相比于准静态压缩的最大抗压强度分别提高了142.0%和48.4%。两种体系相比,在动态冲击条件下Al-30Zr具有塑性硬化现象,最大塑性应变随着应变率的增加逐渐变大,而Al-50Zr则表现出脆性破坏的特点。两种体系的Al-Zr含能结构材料均具有应变率效应,即含能结构材料的极限强度随着应变率的提高逐渐上升。综上所述,本文制备出的Al-Zr合金粉末含能较高且具有集中放热现象,燃烧性能优异。相较于模压-烧结,使用SPS烧结成形的Al-Zr含能结构材料强度更高,且在高应变率条件下能表现出更好的力学性能,进而在含能结构材料领域有较好的应用前景。