铜/铝合金结合件能扩宽材料使用性能、节约成本,在工程应用中发挥着重要用途。但两者物理性质差距较大,用一般方法难以焊接。超声波焊接技术是一种固态连接的方法,它能在低于金属的熔点时实现很好的冶金连接,可用于焊接冶金性较差的异种金属。为了提高Cu/Al超声波焊接接头性能,并研究超声波焊接机理。本文考虑焊接过程塑性变形产热和高频摩擦产热,建立3-D有限元模型,并确定了合理的边界条件,采用ANSYS模拟了Cu/Al超声波钎焊过程的温度场及应力场,并分析了各个因数对模拟结果的影响。然后利用Sn63Pb37钎料作为中间层,对Cu/Al进行超声波钎焊试验,并用细丝热电偶监测焊接过程的温度变化,将所测量值与模拟值进行对比分析,用以验证模拟结果的准确性。最后对焊缝微观组织进行金相分析,并利用拉伸试验和剥离试验测试接头的机械性能。结果表明:焊接过程最高温度模拟值与试验值误差在5%以内,表明了模型的准确性。材料的热物性参数对数值模拟计算结果影响规律与实测结果吻合良好。焊接区域为高温集中区,最高温度在焊接区域中心位置;应力最大处集中在焊极下方边缘处,它随着焊接压力的增加而增大。超声波金属焊接过程中,温度场及应力场主要受焊接压力及焊接时间的影响。金相分析显示母材与钎料紧密结合,表明Sn63Pb37钎料使Cu/Al异种合金实现良好的超声波钎焊连接。