钛/铝异种材料复合结构被广泛应用于飞机制造领域,目前常用的焊接方法包括扩散焊、搅拌摩擦焊、钎焊等,然而这些方法存在生产周期长、结构适应性差、强度低等方面的问题,难以满足越来越高的制造要求。激光熔钎焊方法利用材料熔点的差异,使低熔点金属熔化并与高熔点金属形成钎接界面,从而实现异种金属的连接,能够有效减少金属间化合物的产生,是近年来异种金属焊接的研究热点。本文采用激光熔钎焊方法开展钛/铝异种金属焊接的系统研究。首先,对焊接过程涉及到的工艺变量进行单因素试验,确定焊接工艺窗口,获得成形良好的熔钎焊接头。然后,对接头的微观组织进行观察,重点分析界面反应层的组织形态和物相组成,结合焊接过程中的热力学和动力学特征揭示反应层的生长机理。最后,测试接头的力学性能,并通过断口形貌分析,阐明微观组织对接头性能的影响规律,并在此基础上,建立焊接工艺-焊缝成形-微观组织-力学性能之间的关联规律。全文主要结论如下:（1）通过对焊接工艺和焊缝成形的研究发现,激光偏移量、激光功率和焊接速度是决定焊缝成形的关键因素:激光偏移量过小,会导致熔池和匙孔不稳定,造成气孔缺陷的产生,偏移量过大会导致界面底部热输入不够,造成未熔合缺陷的产生;激光功率过小或焊接速度过快会导致未焊透,激光功率过大或焊接速度过慢则会导致焊缝下塌严重。因此,激光偏移量、激光功率和焊接速度的良好匹配是获得良好焊缝成形的必要条件,并在此基础上,提出了钛/铝异种金属激光熔钎焊的工艺窗口。（2）通过对焊接接头微观组织的研究发现,焊缝不同区域的微观组织呈显著区别:激光偏移量为0.25mm时,界面反应层由连续层状IMC（Intermetallic Compound）和非连续IMC层组成,物相结构为Ti Al+Ti Al3;激光偏移量为0.75mm时,连续IMC层特征消失,界面反应层由锯齿状IMC层（Ti Al3）组成。通过焊接热力学和动力学分析计算可知,高温条件下,Ti Al在钛侧表面发生冶金反应而形成层状组织;而Ti Al3是Ti-Al系金属间化合物中优先生成相,Ti元素在加热阶段固液前沿浓度未达到最大溶解度,冷却阶段过饱和析出形成Ti Al3。（3）接头显微硬度分布结果表明,金属间化合物导致界面处硬度突变,弥散的IMC利于减缓界面处硬度波动幅度,改善接头脆性集中的特性。通过对接头拉伸性能和断口形貌的研究发现,接头最大拉伸强度达204.48Mpa,焊接接头均在界面反应层处发生断裂。当界面IMC层较厚（大于10μm）时,接头强度较低,断口表现为解理断裂,断裂面位于Ti Al3和Ti Al结合面处。当界面IMC厚度较薄（小于5μm）时,裂纹在界面中部萌生,沿上下部扩展,接头呈混合断裂模式,断口中部具有解理断裂和沿晶断裂特征,上下部呈准解理断裂特征。调整工艺参数可以减小IMC层厚度,提高接头强度。