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铝基复合材料具有密度小、比强度高，耐腐蚀和加工性能好等优点，已在航空航天、汽车、电子、光学等工业领域得到了广泛的应用。碳纳米管增强铝基复合材料是一种新型的金属基复合材料，目前主要集中于对其制备方法的研究，对CNTs/Al复合材料焊接工艺的研究还处于初步探索阶段。鉴于此，本文采用TIG焊、电子束焊以及搅拌摩擦焊，以采用搅拌摩擦加工方法制备的碳纳米管增强铝基复合材料为主要研究对象，系统的研究了CNTs/Al复合材料的焊接工艺，分析了CNTs/Al复合材料焊接接头的力学性能，利用金相显微镜、扫描电镜、能谱分析以及X射线衍射分析等手段研究了CNTs/Al复合材料焊接接头微观组织及相组成，利用开尔文探针试验研究了焊缝中CNTs的分布均匀性。主要研究结论如下：对CNTs/Al复合材料进行TIG焊试验结果表明，焊缝的表面成形较差，当在充氩的箱体内进行焊接时，焊缝表面成形明显得到改善。TIG焊焊缝中存在大量的气孔以及裂纹等缺陷，同时在焊缝中生成了较多的板条状Al4C3相。接头焊缝金属区的显微硬度值降低，结合开尔文探针试验结果，CNTs在接头中发生了严重的烧损现象，在焊缝中的分布很不均匀，从而降低了接头的力学性能。对CNTs/Al复合材料电子束焊接试验结果表明，由于电子束焊接过程中能量密度高于TIG焊，焊缝中生成了大量针状相Al4C3，Al4C3的数量和尺寸与熔池的温度梯度密切相关。随着电子束流的增加和焊接速度的降低，Al4C3脆性相的尺寸变大，数量增多。CNTs在焊缝中也会发生烧损，分布不均匀，且比TIG焊缝中CNTs烧损严重。CNTs/Al复合材料电子束焊焊缝金属区的显微硬度值显著降低，随着焊接热输入量的增加，焊缝软化程度加剧。针对CNTs/Al复合材料熔化焊的焊接特性，采用搅拌摩擦焊焊接不同CNTs含量的CNTs/Al复合材料，得到了表面成形良好，性能优异的焊接接头。焊缝中CNTs分布较均匀。复合材料中CNTs与基体间发生界面反应，生成了Al4C3。复合材料FSW焊接接头会发生软化现象，显微硬度降低。随着CNTs含量的增加，接头的强度增强，当CNTs含量为5%，接头强度达到母材强度的95%。拉伸试样断口分析表明，复合材料断裂为塑性断裂，断裂位置均为焊缝，断裂过程为CNTs与基体界面脱粘和CNTs拔出，CNTs起到桥连作用。研究表明，采用搅拌摩擦焊技术是提高碳纳米管增强铝基复合材料接头性能的有效途径。