碳纤维增强热塑性复合材料（CFRTP）因具有轻质、高强、耐冲击等优良力学性能,已成为高端装备减重增效的优选材料。为满足高端装备构件承受巨大、复杂、多变载荷的要求,其在连接部位仍需与铝合金（Al）等金属材料共同使用。实现CFRTP/Al的可靠连接是保证此类结构服役性能的关键,激光连接技术利用CFRTP所具备的可焊接性,可实现CFRTP/Al快速、非破坏连接,是适用于此类叠层结构可靠连接的新发展方向。然而,CFRTP对温度变化十分敏感,且激光连接温度场梯度大、时变性强,致使常出现CFRTP内部孔隙缺陷和界面不充分结合现象,严重影响了CFRTP/Al激光连接接头性能。为此,本文通过定量提取孔隙与界面结合特征,开展了孔隙/界面结合特征对CFRTP/Al激光连接接头性能的影响研究。主要研究内容如下:（1）为实现孔隙、界面结合特征的量化提取,通过拍摄接头断面与横截面数字图像,利用孔隙边缘内外以及界面结合/未结合部分灰度差异,开发了基于灰度变换与图像求导的孔隙提取方法与基于灰度归一化与滤波处理的界面有效结合提取方法,提出了孔隙率、孔隙分布与界面结合面积等量化指标。（2）基于上述的孔隙、界面结合特征提取算法,通过开展CFRTP/Al变激光功率的激光连接实验,分析了激光功率对孔隙、界面结合特征的影响规律。结果表明,界面有效结合面积随激光功率提升而增加,但在高功率下界面处形成了大量孔隙,使界面性能达到峰值后下降,在此工艺下的接头最大失效载荷仅3840N。（3）为分析孔隙、界面结合特征对接头性能的影响规律,编写考虑孔隙真实分布特征的接头几何模型生成脚本,基于内聚力模型与Hashin失效准则,建立考虑界面及CFRTP失效的激光连接接头拉伸剪切仿真模型,分析了不同孔隙、界面结合特征对接头性能的影响规律,并以此给出了孔隙与界面结合特征的优选区间:在保证界面结合性能的基础上,应尽可能避免剪切应力集中区域处孔隙的生成。（4）为提升CFRTP/Al激光连接接头性能,依据提出的孔隙与界面结合特征优化条件,以界面填充树脂层工艺为载体,保证了界面的充分结合,抑制了接头内孔隙的形成,使接头最大失效载荷提升至6660N,实现了激光连接接头性能的进一步提升。本文研究成果阐明了孔隙与界面结合特征对CFRTP/Al激光连接接头性能的影响规律,能够为合理控制缺陷与促进界面结合,进而提升激光连接接头性能提供一定的理论基础,对于后续激光连接工艺的进一步改进具有一定的指导意义。