异种轻质材料连接作为实现节能减排的重要途径,已广泛应用在航空航天、轨道交通、汽车等领域。碳纤维增强热塑性树脂基复合材料（CFRTP）因其具有高比强度和比模量、耐冲击、加工成型好等优势,已成为实现轻量化的重要材料。受成本限制,应用单一的CFRTP结构尚难以实现。因此,实现轻质金属与CFRTP的连接具有重要的现实意义。相对于钛合金、高强钢等轻量化材料,铝合金具有比重小、导热性好、成本低等突出优势。铝合金与CFRTP的结合,能够兼顾二者的优点,扩大使用范围。为获得高质量的铝合金与CFRTP焊接接头,探究其连接机理,本论文以激光为热源,通过热导焊方式实现6061铝合金与CFRTP的连接。首先,采用单变量控制法对主要的影响参数包括激光功率、焊接速度及离焦量进行了工艺研究,确定了工艺窗口;利用剪切试验对接头进行强度测试,计算CFRTP的熔化宽度,同时对断口进行了分析;结合扫描电镜、傅里叶红外光谱仪（FTIR）和X射线光电子能谱仪（XPS）对6061铝合金与CFRTP的连接机理进行了分析。激光功率1100W、焊接速度5mm/s、离焦量+10mm时,接头剪切强度最高达到23.8MPa。XPS结果未检测到铝合金与CFRTP的激光连接过程中有新键形成,界面结合主要依靠二者之间的机械嵌合作用。其次,基于6061与CFRTP的连接机理,分别从机械嵌合角度和化学键合角度对接头强度进行改善。其中,利用激光毛化手段在铝合金表面制备网格微织构形貌,研究不同间距和深度的织构对界面机械嵌合的影响;利用阳极氧化技术在铝合金表面制备纳米多孔形貌,研究不同氧化时间所得形貌对界面化学键合的影响。结果表明,这两种手段均能提高接头强度,最高接头强度相比于未作处理的铝合金与CFRTP形成的接头强度增加了4倍。阳极氧化后铝合金与CFRTP界面检测到Al-C-O键、Al-C键证实了二者之间化学反应的存在。最后,利用ABAQUS有限元软件对激光连接温度场进行模拟,研究不同工艺参数下的界面温度场,并计算理论的CFRTP熔化宽度,对实验结果进行指导和评估。