随着节能减排的全球倡导,碳纤维复合材料逐渐成为了运载工具轻量化过程中不可或缺的材料之一。结构件由单一金属材料制成逐渐发展为异种材料组合而成,这使金属与碳纤维复合材料的异种连接技术成为了一个具有较高研究价值和应用前景的研究热点。本文采用Al-Ti系中间层进行了铝和碳纤维材料（CFRTP）的连接实验。优化设计了本实验所用的中间层成分及配比,分析了中间层高温自蔓延的反应过程。通过单因素及实验优化方法研究了不同工艺参数变化对接头宏观形貌、微观形貌以及力学性能的影响规律,获得最佳连接工艺参数组合,并阐述了激光点燃自蔓延连接的机理。研究表明:Al-Ti系中间层自蔓延反应的最低起始温度为610K,当碳含量n在0.3<n<1.3时,自蔓延反应能够自我维持进行并且无气化现象;中间层自蔓延反应始于铝粉熔化,首先进行Al-Ti系反应生成Al₃Ti和少量Al₂Ti,然后发生放热较高的Ti-C系、Al₃Ti-C系反应并生成TiC和Al。采用Al-Ti中间层的连接效果较差,接头存在大量缺陷。采用Al-Ti-C中间层所获得的接头质量优良,界面结构为铝/Al₃Ti+Al₂Ti+TiC+Al/CFRTP。中间层成分中,碳含量的增加,使Al₃Ti组织逐渐生长为粗枝状,颗粒状TiC组织增多变大,接头抗剪强度先增大后减小;中间层致密度的增加,使接头致密性提高,接头抗剪强度先增大后平缓,但中间层致密度过大时,中间层产物出现分布不均匀现象;连接温度的升高,使有效连接面积变大,CFRTP内气泡尺寸变大并上移,抗剪强度先增大后减小;连接压力的增加,使CFRTP侧接合面的裂缝变小,抗剪强度先增大后平缓,但过大的连接压力,会导致熔化的基体材料外溢严重,破坏CFRTP自身结构的完整性。最优工艺参数组合为中间层成分Al40Ti53C7（n=1.2）、中间层致密度80%、连接温度1600℃、连接压力30N,接头抗剪强度最大值为13.65MPa。铝/CFRTP激光点燃自蔓延连接的机理是:激光点燃中间层后,反应开始并释放热量形成燃烧波,燃烧波传递至铝材一侧,铝材与中间层互熔扩散形成结合界面,当连接温度达到条件时,将CFRTP以一定的连接压力压在中间层上,CFRTP受热熔化与中间层发生元素扩散和锚定效应,待温度降低到室温,形成质量良好的铝/中间层/CFRTP接头。