电子束焊接会产生焊缝余高，在未添加填充材料且存在大量金属蒸发的情况下，所产生的余高必定是由焊接过程中熔池金属的体积膨胀造成的。因此，余高大小将直接关系到焊缝内部的组织疏松状态，进而关系到焊缝的使用性能。对此，本文基于凝固收缩和补缩理论，采用数值模拟和试验验证方法研究电子束焊缝余高的形成。基于对高强铝合金厚板焊接的应用需求，本文采用20mm厚2219铝合金材料为研究对象。在数值模拟中，为了提高计算效率，采用对称模型的一半进行建模。研究发现，采用常规的热源离散加载方式存在着载荷加载的不等效性，无法实现半模型对整体模型的等效模拟；将热源离散方式进行改进，取常规离散点之间的中间点作为新的离散点，既可以实现两种离散方式在整体建模中的等效，也可以实现半建模对整体建模的等效模拟。本文对焊缝余高的模拟是基于熔池凝固过程中凝固收缩和补缩理论进行的，应用临界固相率与新山判据G/R K相结合的判据方法，来提取计算单元的未补缩体积，并作为焊缝余高显示出来。模拟结果表明，本文所采用的组合热源模型能够很好地模拟出电子束焊缝的钉形形貌，且与实际焊缝尺寸相当。不同工艺参数下，模拟所得焊缝余高与试验值具有相同的变化趋势：即随着电子束流的增加焊缝余高尺寸增加，但体积膨胀率先增加后减小，在60mA处存在最大值；随着焊接速度的增加，余高尺寸减小，体积膨胀率呈增大趋势；但是模拟值较测量值小，余高误差在4%-19.3%之间，体积膨胀率误差在10.55%-23.67%之间。基于模拟和试验结果分析了焊缝余高的形成机理：凝固过程中，枝晶间存在补缩困难造成的空隙，主要集中的焊缝的上部，这也是本文数值模拟的理论依据；焊缝下部存在钉尖、未熔合等缺陷；熔池晶粒细化和第二相沿枝晶界的网状析出，造成松散结构增多；焊缝中残留了过饱和的点缺陷（如空位）。以上因素都造成了焊缝的体积膨胀，成为铝合金电子束焊接焊缝余高的形成原因。