镁合金因质量轻、高比强度和良好的电磁屏蔽性能等优点而广泛应用于航天航空、汽车工业和电子通讯等领域。目前越来越多的镁合金焊接件在上述领域得到应用,因此研究高效和性能优良的镁合金焊接技术显得尤为重要。实际生产过程中,镁合金的焊接优先选用钨极氩弧焊(TIG)。但是,镁合金的TIG焊接接头晶粒粗大、易产生气孔和力学性能较低等因素限制其在工程中的应用。为解决上述问题,添加增强颗粒和稀土粉末可作为研究手段。本文采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计和拉伸试验机等分析手段,以AZ31镁合金为研究对象,研究焊接速度对AZ31镁合金纳米颗粒增强活性钨极氩弧焊(NSA-TIG)焊接接头SiC颗粒的分布、微观组织和力学性能的影响,并对焊件温度场和流场进行数值模拟。另外,提出了复合增强颗粒(SiC+Ce)作为TIG焊涂覆剂,研究了复合增强颗粒中稀土Ce的含量和复合增强颗粒涂覆量对AZ31镁合金TIG焊接接头微观组织、焊接缺陷和力学性能的影响。在AZ31镁合金NSA-TIG焊接头中,SiC颗粒主要分布在熔池的中心区域和上半部分。随着焊接速度的增加,熔池中的SiC含量逐渐降低,当速度超过180mm/min时,部分SiC颗粒团聚在熔池中。熔池中心区域和上半部位的硬度值高于其他区域的硬度值。随着焊接速度的增加,接头极限抗拉强度先增加后减小,在焊接速度180 mm/min时接头极限抗拉强度可达到230MPa。极限抗拉强度的变化规律主要是由SiC颗粒的细晶强化、热错配强化和奥罗万强化的作用引起的。对AZ31镁合金NSA-TIG焊接进行数值模拟,研究了不同焊接速度下的熔池行为。结果表明,随着焊接速度的增加,熔池表面的温度梯度逐渐密集,在熔池中心的液态金属流动性能逐渐降低,模拟结果表明熔池中心区域液态金属的流动性能最佳。将不同比例的SiC颗粒和Ce粉混合均匀作为复合增强颗粒进行AZ31镁合金颗粒增强TIG焊。研究了稀土Ce在复合增强颗粒中的含量对AZ31镁合金颗粒增强TIG焊接接头微观组织、焊接缺陷和力学性能的影响。结果表明,添加少量的Ce对接头有细化晶粒尺寸、减少气孔率和提高力学性能的作用。加入Ce和SiC后,焊缝接头微观组织主要由α-Mg晶粒、β-Mg17Al12、SiC和Al3Ce相组成。随着Ce含量的增加,接头中α-Mg晶粒逐渐增大而α-Mg晶粒中Al含量逐渐减少,这导致了接头力学性能的降低。在得到最优比例的复合增强颗粒条件下,研究了复合增强颗粒涂覆量变化对AZ31镁合金TIG焊接接头宏观形貌、微观组织和力学性能的影响。实验结果表明,随着复合增强颗粒涂覆量的增加,接头表面质量逐渐变差。当涂覆量为2.4 mg/cm2时,焊缝表面生成产生黑色氧化物并塌陷。随着复合增强颗粒涂覆量的增加,SiC颗粒在熔池中分布越均匀。在涂覆少量的复合增强颗粒后,焊接接头α-Mg晶粒得到了明显的细化,焊接接头力学性能得到较大的提升。在涂覆量1.2 mg/cm2时,能获得力学性能最优的焊接接头。随着涂覆量进一步增加,熔合区的α-Mg晶粒发生粗化,从而降低了接头力学性能。