随着航空航天的发展,电推进系统在空间姿轨控动力系统的优异性无可比拟。其核心结构阴极组件的性能至关重要,其中存在着对304不锈钢（304SS）和钽（Ta）高质量连接的需求,因此两者的高强连接对电推进系统的发展,有着重要的现实意义。本文选用激光焊接实现了304不锈钢（304SS）与钽（Ta）的高强连接,并通过添加Cu、Ni中间层对焊缝组织进行调控,从而提高了接头的力学性能。对接头的元素分布,界面微观组织结构以及力学性能进行了研究,揭示了Cu、Ni两种元素对304不锈钢/钽异种金属冶金连接的调控作用。首先研究不同激光工艺参数对304SS/Ta接头截面形貌以及力学性能的影响,结果表明通过优化激光功率、焊接速度及离焦量,可以有效减少裂纹、气孔等缺陷,通过激光束偏向304SS一侧,可以减少Fe-Ta金属间化合物的生成,提高接头的抗拉强度。随后分别分析了添加不同厚度的Cu、Ni两种中间层接头的微观组织及性能的变化。结果表明,添加Cu中间层后,可以有效的减少熔合区/钽母材界面处的Fe-Ta脆性金属间化合物,在熔合区中发现有大量的富Cu相。接头的强度最高为288.7 MPa,断口表面出现韧窝,但是过厚的Cu中间层会导致界面处热输入不足,无法形成有效的冶金结合。添加Ni中间层后,界面处检测到了NiTa金属间化合物的形成,熔合区为共晶组织,接头强度最高为326.6 MPa,高于添加Cu中间层,断口表面呈解理断裂。过厚的Ni中间层会导致Ni无法完全熔化。最后分别建立了Cu-Fe-Ta、Ni-Fe-Ta三元合金系化学势及吉布斯自由能的预测模型,阐明了添加不同厚度Cu、Ni中间层后的界面反应行为,以及Cu、Ni原子在界面处的扩散行为。Cu-Fe二元系的吉布斯自由能为正值,因此无法发生反应,熔合区的Cu以富集的形式存在。Cu阻碍了Fe-Ta之间反应生成脆性化合物,提高了接头强度。Ni原子无优先级的向两种母材进行扩散,并与Ta发生反应,减少了有害相Fe-Ta金属间化合物的数量,从而提高了接头强度。