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泡沫钢作为金属多孔材料领域中的新型泡沫材料,具有远高于泡沫铝等低熔点多孔金属的强韧性、耐高温性以及抗冲击吸能性,并且具有可与钢结构共容的特性。而泡沫钢填充管结合了薄壁金属管和泡沫钢材料的特性,具有高的抗弯性能、高的平台应力和较宽的塑性平台区域,成为一种具有优异力学性能和吸能性能的结构-功能材料,在交通运输、建筑、船舶、包装、航空航天及机械制造等领域有着广阔的应用前景。本文以400系列的铁素体不锈钢粉为基体原料、CaCl2为造孔剂,采用粉末冶金的方法制备了泡沫钢,讨论了不同制备工艺参数对泡沫钢孔隙率的影响,以及孔隙率与力学性能的关系。对比分析了410L和430L泡沫钢的组织性能。采用物理方法将泡沫钢芯与金属管粘结制备成泡沫钢填充管,探讨填充管的轴向压缩变形行为,分析了泡沫钢填充管的高度、管壁厚度、管壁材质对其压缩性能、吸能性能的影响,以及填充管的压缩变形机制,获得结构-力学-吸能性能最佳的泡沫钢填充管。主要研究内容及结论总结如下:（1）研究了工艺参数（造孔剂配料体积分数、保压时间、烧结温度以及保温时间）对泡沫钢孔隙率的影响。泡沫钢的实际孔隙率随着造孔剂配料体积分数的增加而增加,当造孔剂配料体积分数为75%时,泡沫钢的整体性能最佳。在压坯成型过程中,保压时间对泡沫钢孔隙率的影响不大,410L泡沫钢和430L泡沫钢试样的保压时间分别为9min和6min。泡沫钢孔隙率随着烧结温度的增加而降低,最佳烧结温度为1150℃。410L和430L泡沫钢孔隙率随保温时间的增加较为缓慢地降低,最佳保温时间为120min。（2）410L和430L泡沫钢经过高温烧结之后,金属粉颗粒之间形成冶金结合,基体均为ɑ铁素体,430L泡沫钢试样的结合强度更好,而410L泡沫钢更容易被氧化,且孔表面形成大量的基体Fe Cr的混合氧化物,呈鱼骨状分布在基体表面。在准静态轴向压缩过程中410L泡沫钢出现脆性坍塌变形,而430L泡沫钢的孔壁逐层坍塌变形。（3）孔隙率是影响泡沫钢力学性能和吸能性能的主要因素。410L泡沫钢孔隙率为73.01～83.40%时,其屈服应力为5.45～22.06MPa,在应变为50%时的单位体积能量吸收值为2.5～6.2MJ/m3。430L泡沫钢孔隙率为71.70%～82.52%时,屈服应力值为14.75～56.77MPa,在50%应变时的单位体积能量吸能值为11.6～40MJ/m3。（4）对比分析430L、410L泡沫钢和泡沫铝应力-应变曲线。430L泡沫钢应力平台高达52MPa,明显高于410L泡沫钢（11MPa）与泡沫铝（6.76MPa）。430L泡沫钢的吸能值也明显高于410L泡沫钢和泡沫铝,当应变为50%时,430L泡沫钢吸能值为26.39MJ/m3,是410L泡沫钢的5.16倍,泡沫铝的7.83倍,因此,430L泡沫钢具有更优良的吸能性能。（5）在准静态轴向压缩过程中,薄壁铝管和泡沫钢填充铝管呈现轴对称变形模式,薄壁钢管呈现非轴对称变形模式,而泡沫钢填充钢管呈现混合变形模式。对于430L泡沫钢来说,当应变在5%～50%范围内,泡沫钢填充铝管的平台应力值比相同铝管和泡沫钢平台应力值总和还要高。当应变量为50%时,泡沫钢填充铝管的能量吸收值相比于泡沫钢+铝管的总和整体提高了40%。泡沫钢填充钢管的应力平台和吸能值略高于泡沫钢+钢管总和。（6）在准静态轴向压缩过程中,泡沫钢填充管的高度对其力学性能和吸能性能影响不大。当泡沫金属填充铝管的壁厚由1mm增大到2mm时,泡沫钢填充管和泡沫铝填充管试样的应力值分别增大1.3和1.7倍,吸能值在应变为45%时分别变为原来的1.32和3.03倍。泡沫金属填充管的壁厚越大,则填充管的力学性能和吸能性能越好。相近孔隙率下的泡沫钢和泡沫铝填充钢管试样,430L泡沫钢填充钢管的力学性能和吸能性能最好。