铜、铝金属在电子及电力电气等方面应用广泛，其中，铝代替铜可以有效地降低成本、减轻器件重量。然而，铜和铝在物理与化学性能上存在较大差异，导致铜与铝异种金属之间的焊接性较差。激光焊接及高能束焊接方法在异种金属焊接中的应用研究是当前该领域的前沿课题，本文开展铜-铝异种金属激光焊接的研究，对于弄清异种金属激光焊接成形机理具有重要的理论意义及实际应用价值。首先，本文以计算流体动力学为基础对铜-铝激光焊接过程进行了数值模拟研究，改进了铜铝搭接激光焊接数值分析模型，模型中的计算域包含空气、铜、铝三相，同时添加空气与铜界面作为自由表面；研究结果表明，数值分析模型中铜的上端添加0.3mm厚度的空气层，设置自由表面,可使模拟结果与试验结果更加吻合；由于铜与铝热物理性能的差异，使两者凝固速率不同，引起铜-铝接头熔池在凝固过程中出现两熔池逐渐分离的特殊现象。其次，针对激光功率、焊接速度等焊接参数设计了铜-铝异种金属激光焊接成形实验，以研究焊缝成形特征及变化规律。铜侧焊缝与铝侧焊缝形貌具有较大差异，并未出现均匀连续的熔合线，而是出现了铜侧焊缝较窄，铝侧焊缝宽度较宽的特殊接头形貌；铜与铝连接部位出现了“铝侵入铜”的特殊现象，即部分熔化的铝进入了铜侧焊缝之中。再次，采用SEM&EDS对铜铝异种金属焊缝过渡区域进行了微观组织观察与成分分析，发现在激光焊接过程中，由于冷却速度较大，铜与铝来不及进行充分混合，形成铜铝混合的浓度梯度，最终形成了微观组织与成分不相同的过渡层。最后，针对铜-铝异种金属激光焊接搭接接头进行接头剪切-拉伸试验与硬度测试，观测接头的断裂部位与断裂形式，研究微观组织对焊接接头剪切性能的影响。结果表明，铜铝接头在Cu成分含量为20.08-54.65%的区域对起裂较为敏感，在这个成分范围内的过渡区域中，性脆的θ-CuAl2为断裂发生的主要原因。