铝铜异种金属连接目前在新能源电池及一些电子产品有较为广泛的应用,然而由于铝铜之间的热物理性能差异,焊接接头中会形成脆性金属间化合物,而激光焊接热输入小、冷速快的特点,尤其适合此类异种金属的焊接。而针对上述应用场景,产品对于体积及重量严格的要求,铝铜异种材料的厚度往往只有几十到几百微米,传统的激光器热输入过大,纳秒脉冲激光器热输入较小且可以更精确控制。同时,铝铜为高反射率金属,纳秒脉冲激光的高峰值功率密度可以克服该限制。目前纳秒激光器这类短脉冲激光器,主要应用于激光打标、激光钻孔、激光快速成型等方面,在焊接方面的应用较少,对于异种金属纳秒激光焊接的工艺、组织分析及性能测试还需要深入研究。由于单道纳秒激光形成的焊接接头的尺寸过小,无法形成可靠的连接,于是采用激光振镜扫描的方式形成螺旋形焊接轨迹,宏观形貌类似于圆形的焊点。基于以上的实验装置,设定纳秒脉冲激光的平均功率、激光扫描速度及扫描轨迹的间隙作为参数对铜上铝下和铝上铜下两种叠加形式进行焊接,研究参数对焊接成形的影响。实验结果显示铝上铜下的试样的工艺区间较窄,仅在部分参数下实现了较优的成形,而铜上铝下的试样成形具有一致性,于是对典型的接头形式的不同特征区域的尺寸测量并比较。对比铜上铝下与铝上铜下的成形,发现铜上铝下时,焊缝由贯穿铜铝的“钉子”状具有较大深宽比的各个微小焊缝组成,而铝上铜下时,铝侧金属完全熔化,部分铝侵入铜母材形成“V”形微小焊缝。研究了铝铜异种金属纳秒脉冲激光焊接接头的微观组织。对铜上铝下及铝上铜下两种不同叠加形式的接头分别进行物相及成分分析。实验结果表明,不同的叠加形式下的组织差异不大,由铜侧向铝侧,呈现出四个特征区域,分别是γ₂-Cu₉Al₄区域、过共晶组织区（+Eutectic（α+θ）、Lump（θ-Cu Al₂））、共晶组织区（α-Al/θ-Cu Al₂）及亚共晶组织区（α-Al、Eutectic（α+θ））。主要的区别是不同组织在焊缝中的分布差异。最后,对焊接接头进行了拉伸测试及断口分析,对接头性能及断裂机理进行表征,另外接头微区进行了纳米压痕测试。结果显示,焊点的断裂形式主要是界面断裂,断口处成分表明,主要是脆性的θ-Cu Al₂在界面处的集中分布,在剪切应力的作用下断裂。纳米压痕测试表明,宏观上,焊缝区的硬度高于母材,微观上,硬度值Lump（θ-Cu Al₂）>γ₂-Cu₉Al₄>团块状的θ-Cu Al₂相与Eutectic（α+θ）的过共晶组织>Eutectic（α+θ）>初生α相与Eutectic（α+θ）组成的亚共晶组织。