A-TIG焊（Act ivating TIG welding）是一种既能保证焊接质量,又能显著增加熔深的高效焊接方法,但需人工涂敷活性剂,难以保证涂敷质量,且不利于自动化,且对于铝合金,以往通过活性气体引入O的焊接方法并不适合这类金属的焊接。针对上述问题,本课题组提出粉末熔池耦合活性TIG焊（PPCA-TIG焊,Powder Pool Coupled Activating TIG welding）,通过选择不同的活性剂粉末,可实现对各类金属的焊接,且利于机械化自动化生产。本文针对3003铝合金采用交流PPCA-TIG焊,在工艺研究的基础上,利用静电探针粉末捕捉技术结合SE M/ED S和热力学计算分析了活性剂在电弧中的过渡行为,并利用静电探针和光谱研究了活性剂过渡行为对电弧的影响规律和机理。这对于增强人们对活性剂粉末与交流PPCA-TIG电弧之间的相互作用及交流电弧周期性演化过程的认识,推动这种新型交流活性焊接方法及装备的开发,实现铝镁等活性金属的自动化、高熔深、低成本和绿色焊接,具有重要意义。当焊接电流为160 A,焊接速度为100 mm·min-1,弧长为3 mm,内层气体流量为12 L·min-1,外层气体流量为8 L·min-1,电机转速为30 r·min-1,活性剂采用SiO2,活性剂粉末为100-200目时,PPCA-TIG焊可一次性焊透8 mm厚3003铝合金,活性剂采用MnCl2时,熔深增加能力达到传统TIG焊的2.4倍。使用MnCl2时的焊缝表面成形优于SiO2。活性剂粉末随外层气体进入电弧后,随着电弧加热时间的增加,粉末的加热、熔化、蒸发、破碎、碰撞、熔化等物理过程相继发生,并通过热力学计算印证了这一过程。由于MnCl2熔沸点和化学键能较低,在电弧中的发生物理化学变化的过程远快于SiO2。基于静电探针伏-安特性曲线的饱和离子区和过渡区分别计算了电弧温度,并与Boltzmann作图法计算所得的温度进行比较,分析了静电探针等离子体温度测量的误差来源,并且发现饱和离子区的测量模型更适合大气压下的TIG电弧等离子体温度测量。探针饱和离子区对交流TIG和PPCA-TIG电弧特性测量的试验结果表明,加入活性剂粉末后,可升高电弧中心轴向温度,SiO2使得PPCA-TIG电弧靠近钨极处温度升高1825 K,靠近母材处温度升高311 K,同时使得电弧弧根处收缩0.13mm。MnCl2使得PPCA-TIG电弧靠近钨极处温度升高1025 K,靠近板材处温度升高159K,而电弧半径变化不明显。光谱试验结果表明,活性剂粉末在电弧高温和强电场作用下发生了解离,活性剂解离后生成的气态元素促进了电弧等离子体中Ar元素和Al元素的电离,利用Boltzmann作图法对交流电弧的温度变化进行了表征,EN时段的电弧光谱强度高于EP时段,EN时段的电弧电压小于EP时段,EN时段的电弧温度低于EP时段,且加入活性剂后,使得电弧中心高于板材1 mm处,PPCA-TIG电弧温度和电弧电压在EN时段和EP时段均高于传统交流TIG电弧,PPCA-TIG-SiO2平均升高834 K,PPCA-TIG-MnCl2平均升高333 K。