铜-铝复合构件可以充分发挥铜、铝两种金属的互补优势,弥补单一金属构件的性能缺陷,从而有效提升构件的综合性能,降低其综合成本,在电动汽车、电力设备、电子信息等领域具有广阔市场前景,对于促进制造业提质升级、助力实现“碳达峰”和“碳中和”的战略目标具有重要意义。然而,铜与铝在熔点、比热容、线膨胀系数等物理性质方面差异显著,熔焊等传统方法易形成脆性的金属间化合物,其有效性和适应性存在明显缺陷。如何实现铜、铝的有效、可靠连接成为严重制约铜-铝复合构件制备及其应用的关键问题。基于电磁成形的高速碰撞焊接（也称为电磁脉冲焊接）是一种新型焊接工艺,有望从根本上解决传统铜-铝焊接方法的缺陷,近年来成为焊接领域的一个研究热点。目前,我国在电磁脉冲焊接技术方面的研究已取得一些成果,但与国外相比,仍有较大差距;此外,国内外现有研究在电磁脉冲焊接的多场仿真、瞬态过程以及接合机理方面仍有大量研究空白。针对上述问题,本文围绕铜-铝板电磁脉冲焊接瞬态过程及接合机理展开研究。主要工作及研究成果如下:（1）铜-铝板电磁脉冲焊接装置的研制与实验。根据铜、铝物理特性及电磁脉冲焊接条件,通过理论计算与分析,确立铜-铝板电磁脉冲焊接所需放电电流阈值;选取多棒极型真空触发管（MTVS）作为放电开关,基于碳化硅MOSFET和脉冲变压器结构,研制适用于MTVS的触发源及其控制系统。结合充电电源、充电开关、储能电容及连接电缆的对比选型,进一步开展焊接线圈、固定装置和操作平台的研制,最终实现28 k J固定频率和56 k J可调频率两套适用于不同应用场景电磁脉冲焊接装置的研制和开发。基于所研制焊接装置,开展铜-铝板电磁脉冲焊接实验研究,实现两者有效连接,建立放电电压、焊接间隙等工艺参数与焊接效果的对应窗口。通过剥离试验和拉伸试验分析铜-铝板电磁脉冲焊接接头的宏观形貌与力学性能。（2）研究铜-铝板电磁脉冲焊接过程中铝板的动力学行为,揭示了铜-铝板焊接接头宏观形貌形成机理。考虑电路参数的动态变化,在COMSOL Multiphysics软件中构建了铜-铝板电磁脉冲焊接的三维时空仿真模型,顺序耦合了电-磁-力物理场,分析了焊接过程中磁感应强度、感应涡流、洛仑兹力、塑性变形的时空分布规律;搭建综合实验观测平台,率先捕获铝板的整个运动过程。分析了铝板变形角度与变形速度的影响因素、阐释了铝板在变形过程中的“削顶”现象及其影响。（3）研究电磁脉冲焊接过程中铜-铝板连接界面的演变过程,揭示了金属射流形成机理和运动特征。构建铜板与铝板碰撞过程的光滑粒子流体动力学（SPH）仿真模型,结合连接界面的微观形貌分析,研究了连接界面的演变过程及规律;率先捕获金属射流产生、持续和消失的完整过程,结合仿真分析,揭示了金属射流的形成机理、组成成分和运动特征;建立金属射流与连接界面长度的对应关系,提出一种大气压条件下基于金属射流光斑特征、对焊接质量进行非破坏性评估的方法。（4）研究铜-铝板微间隙放电及板件表面缺陷形成机理,提出了微间隙放电抑制方法。针对焊接过程发现的特殊光斑,辨析其与金属射流光斑的区别,通过仿真分析与实验研究证实特殊光斑与微间隙放电的关联;研究微间隙放电条件、电场强度与接触压力密度对微间隙放电的影响,揭示了微间隙放电所致板件表面缺陷的形成机理;在此基础上,提出加强绝缘强度和驱动板焊接两种抑制微间隙放电的工艺,并通过实验验证了两种工艺对减少板件表面缺陷的有效性。综上所述,本文围绕着铜-铝板电磁脉冲焊接瞬态过程及接合机理存在的问题开展了深入的研究,基于脉冲功率技术研制出电磁脉冲焊接装置,实现了铜-铝板有效焊接;构建了考虑电路参数动态变化的铜-铝板电磁脉冲焊接的三维多场时空仿真,通过仿真和实验揭示了焊接接头宏观形貌形成机理;率先捕获金属射流的完整过程,建立SPH模型揭示了连接界面演变过程与金属射流之间的联系;率先发现并分析了铜-铝板微间隙放电及板件表面缺陷形成机理,提出微间隙放电抑制方法并进行验证。本文工作有望为电磁脉冲焊接铜-铝板的工业应用提供有力的理论依据和技术支撑。