玻璃纤维增强树脂基复合材料(glass fiber reinforced plastic,GFRP)与铝合金粘接在一起形成的异质结构,既保持了传统金属材料的性能优势又增加了复合材料轻质高强的特点。但异质结构中粘接层(主要为环氧树脂)的力学性能远不及复合材料和金属材料,尤其是粘接结构承受剪切载荷时,粘接层成为整个结构中最薄弱的环节,这导致外载增加时裂纹可能从粘接层产生并扩展至整个界面,造成异质结构功能失效,因此采用填充短碳纤对粘接层(环氧树脂)的强化是提高异质结构粘接界面性能的重要途径之一。但现阶段存在着短碳纤在粘接层中分散易团聚,改性后短碳纤力学性能不佳,粘接层试件精度不高,短碳纤对粘接层强化机理不明等一系列问题。本文通过工艺试验与理论分析相结合的方法,开展了含改性短碳纤(modified short carbon fibers,MSCF)的异质结构粘接界性能研究。首先采用氧化工艺制作了氧化短碳纤(oxidized short carbon fibers,OSCF),来改善在粘接层中的分散性。之后采用接枝工艺在氧化短碳纤的基础上制作了改性短碳纤,来改善碳纤的物理性质。分别制作标准拉伸试件和单搭接试件来研究填充纤维对于粘接层和粘接界面的影响,通过对断口的表征来分析强化机理。最后在实验数据和机理分析的基础上建立理论模型,给出了短碳纤对于强化粘接层模量和强度的理论预测。本文研究结果表明,OSCF在粘接层中分散性良好,解决了填充短碳纤后因“团聚”引起粘接层拉伸强度降低的问题,填充MSCF解决了OSCF对于粘接层弹性模量的强化效果不佳的问题。在标准拉伸试件的实验中发现,拉伸强度均随OSCF、MSCF含量的增加先增大再减小,弹性模量则为单调增大,发生破坏时纤维存在着脱粘、拉断和拔出三种形式。在单搭接试件的实验中发现,试件的拉伸强度均随着MSCF的质量分数和长径比的增加先增大再减小,当填充MSCF的长度与粘接层长度基本一致时界面强化效果最明显,添加1wt%、长径比为40:3的MSCF的GFRP/Al单搭接试件较对照组剪切强度能提升37.85%,发生破坏时填充MSCF使得GFRP参与到阻碍裂纹扩展的过程,从而强化了界面性能。通过建立含短碳纤的粘接层拉伸强度与弹性模量预测模型完成的理论推导数据,与实验结果的一致性良好。