钛/铝复合材料具有密度低、比强度高、抗腐蚀以及塑性变形能力强等特性,在航空航天、电子信息等领域有广阔的应用前景。本文采用超声波增材技术制备Al1100和TA1的叠层复合材料,研究工艺参数对叠层材料界面形貌的影响,分析钛/铝界面的微观结构演变规律,测定钛/铝叠层材料的结合强度并分析其断裂机理。研究结果对于拓宽钛/铝复合材料的制备及应用领域具有重要的理论意义和应用价值。控制固结压力0.25-0.45 MPa,Ti层固结振幅20.0-27.5 μm,Al层振幅20.0 μm,Ti层固结速度15.0-25.0 mm/s,Al层固结速度25.0-35.0 mm/s,预热温度20-100 ℃参数条件下制备的钛/铝叠层材料界面结合良好,线性焊接密度达100%。因钛铝材料的物理性能差异较大,在钛上增材铝层时,获得的界面呈波浪状弯曲起伏,形成“机械嵌合”的形貌特征;在铝上增材钛层时,获得的钛/铝界面较为平直。叠层材料钛铝界面存在相互的扩散,但无金属间化合物生成,叠层材料的Ti层芯部显微组织为等轴晶粒;Al1100轧制态晶粒呈现细碎特征,增材制备过程中,钛铝界面因塑性变形和层间产热,Al层发生动态回复再结晶现象,内部新的无畸变等轴晶粒取代变形晶粒,大角度晶界数量上升,位错塞积程度下降,局部取向差角度减小。超声波增材制造过程中Ti层因加工硬化,显微硬度高于TA1箔带;Al层发生“软化现象”,回复再结晶后显微硬度小于1100箔带。叠层材料的钛/铝层间剥离强度和剥离载荷功随着固结压力和振幅的增大而提高,剥离强度最大达8.5 N/mm。剥离断口形貌存在钛铝层间开裂和Al层内部撕裂两种,固结压力和振幅的增大使断口形貌由层间开裂向Al层内部撕裂转变,剥离断口处Ti层内表面粘连纯铝面积增大,韧窝面积增大,尺寸变的小而深,因此钛/铝层间剥离强度提高。拉伸过程中钛铝层间发生开裂,固结压力增大提高界面结合性能,增材固结方向（RD）与垂直于增材固结方向（TD）的最大抗拉强度分别为275.2 MPa和231.2 MPa,固结振幅增大导致位错的塞积程度加大,在拉伸过程中Ti层与Al层容易在应力集中处发生断裂,造成抗拉强度下降;超声焊极的轴向振动使金属箔带沿TD方向比RD方向发生塑性变形大并且造成较多的位错塞积,微观上造成钛铝层内部晶粒各向异性,导致叠层材料RD方向上拉伸强度高于TD方向的强度。