镁-铝复合结构件具有密度小、比强度高等优点，在保证结构件强度的同时减轻了自身重量，实现了轻量化的目的，降低了能源消耗和废气排放，有利于保护环境，在航空航天、汽车等领域具有广泛的应用前景。但由于镁和铝的相互溶解度小、熔点低、线膨胀系数大且不同，导致镁、铝焊接时很容易产生气孔、裂纹和脆性金属间化合物，使得镁/铝异种金属的焊接十分困难。激光焊接具有能量密度高、热输入量小、热量集中、焊缝深宽比大、热影响区窄及焊接变形小等优点，是镁/铝异种金属优选的连接方法之一。本文针对镁/铝异种金属难以实现可靠性焊接这一技术难题，选取AZ91镁合金与6016铝合金为研究对象，设计镁/铝激光搭接焊试验方案，采用基于密度泛函理论的第一性原理模拟计算与试验相结合的方法，利用卧式金相显微镜、电子显微硬度仪、扫描电镜(SEM)及自带能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、微机控制电子万能试验机以及Castep、DMol商业软件等手段，系统研究Mg/Al激光焊焊缝表面成形性、接头各区域的金相组织、显微硬度、断口微观形貌、主要物相组成及其延脆性与热力学稳定性、气孔缺陷及接头力学性能，研究结果期望对获得性能良好Mg/Al焊接接头具有重要的基础指导意义。以获得最佳焊缝表面成形性为目标，分析焊接工艺参数对焊缝表面形貌的影响，找到最佳工艺参数，分析最佳焊接工艺条件下Mg/Al焊接接头各区域的金相组织、显微硬度、断口微观形貌以及接头力学性能，基于焊缝区域物相检测结果，采用密度泛函方法对晶胞构型进行优化，利用第一性原理计算方法，计算焊缝中Mg-Al系金属间化合物的延性、脆性等本征力学性质，获得高温条件下Mg-Al金属间化合物的熵、焓、Gibbs自由能等热力学性能，结合电子结构分析，探讨Mg-Al金属间化合物相结构的稳定性和接头脆性断裂的内在作用机制。气孔是镁/铝异种金属焊接常见的缺陷，气孔的存在减小了接头的有效工作面积，并产生应力集中，成为焊缝断裂的裂纹源，降低焊件的强度和塑性，从而影响焊接质量。基于气孔缺陷不同区域能谱检测结果，分析气孔平均区域、气孔内部、气孔周围及母材各元素的分布情况，找出影响气孔产生的特征元素，探究气孔产生的原因及其抑制方法。