航天、国家试验和轻武器等国家高技术领域现实和前瞻性的需求,使球形孔泡沫铝合金及泡沫铝合金异型件成为前沿热点之一。本文研究球形孔泡沫铝合金(孔隙率<60％)的形成控制方法和氢化钛二次热分解形成泡沫铝合金异型件的二次泡沫化新方法,并建立了丽者之间的联系。　　 本文首先采用自制装置测量、比较了纯铝、普通铝硅合金和新型多组元铝合金的增黏、泡沫化曲线以及加钙后的表面张力和物相组成。结果表明:Al-Ca中间化合物增加了熔体黏度;增黏后表面张力的差异导致三种熔体泡沫化特性差异,从而确定了既适合泡沫化又可获得高强度的新型多组元铝合金成分。　　 在此基础上,研究了球形孔泡沫铝合金的形成控制方法结果表明,增加发泡剂的加入量、延长熔体的发泡搅拌时间和减少泡沫化时间是获得孔结构均匀的球形孔泡沫铝合金的关键。结合实验和球堆积模型,测量了熔体气泡半径和壁厚,理论与实验结果符合良好。　　 为满足制备异型件的需求,本文提出了铝合金的二次泡沫化(Two steps foaming,简称TSF法)新方法:以球形孔泡沫铝合金作为预制件,通过其中的氢化钛二次热分解而二次泡沫化。通过氢化钛二次热分解以及氢的第二次泡沫化消耗率的计算证明二次泡沫化技术的可行性；对升温曲线的测量表明,二次泡沫化过程发生在铝合金熔体温度升高到高于一次泡沫化温度时。二次泡沫化的关键问题为:使一次泡沫化过程的氢化钛分布均匀并有足够的氢气剩余量并减少二次泡沫化加热过程中氢气的逃逸量。实验及物理模型研究表明,采用球形孔泡沫铝合金预制件是避免氢气在二次泡沫化过程中过快逃逸的有效方法；实验结果表明,孔隙率低于56.3％的球形孔泡沫铝合金可以二次泡沫化。由此,建立了球形孔泡沫铝合金和二次泡沫化形成泡沫铝合金异型件二者之间的联系。　　 为获得均匀孔隙率的泡沫铝合金异型件,将理论与实验相结合,研究了铝合金二次泡沫化的排液过程。结果表明,具有临界孔隙率Prc(18.2％)的球形孔泡沫铝合金熔体排液速率很快:当球形孔泡沫铝合金孔隙率达到35.7％时,排液“液池”消失；过低孔隙率(<18.2％)的球形孔泡沫铝合金预制件的二次泡沫化孔隙率难以均匀。实验和理论分析表明,提高熔体泡沫的初始孔隙率等措施有助于抑制泡沫铝合金多面体排液。采用二次泡沫化新方法成功制备了轻武器需求的枪托异型件。与其它方法相比,新方法更简单,成本更低。　　 在成功制备球形孔泡沫铝合金的基础上,本文研究了球形孔泡沫铝合金的单向压缩、吸能性能。　　 结果表明,球形孔泡沫铝合金具有更高的强度、更大的吸能能力。当孔隙率低于65％,采用球壳力学模型计算的屈服应力与实验的偏差不超过10％。孔隙率在55％-65％范围内的泡沫铝合金的比吸能W/ρ c最大-最后,本文初步探索了泡沫铝在防爆和空投方面的应用,利用能量法预测了防爆结构中泡沫铝合金的变形,获得了轻质优化条件下的泡沫铝合金厚度选择关系图,初步进行了爆轰实验进行验证；为空投设计了泡沫铝合金三明治板,并利用数值实验进行了验算。