镁合金作为一种理想的轻质合金,在航空航天、国防军工、车辆交通等工业制造领域应用越来越广泛。然而,镁合金熔点较低,热导率及热膨胀系数较高,化学性质活泼、易氧化,使得镁合金在焊接过程中存在诸多难点。作为一种先进的真空焊接制造技术,电子束焊接具有能量密度高、室内真空度高、焊接质量好等优势,可以很好的实现镁合金的深熔透焊接。其焊缝力学性能、耐蚀性能等皆优于其它焊接工艺。然而,采用电子束焊接镁合金时,对焊接参数要求较高。若焊接参数选择不当,则难以获得成形良好、性能优异的焊接接头。因此,深入研究电子束焊接焊缝成形机理,优化焊接工艺参数,对于提高镁合金电子束焊接质量具有重要意义。首先,针对电子束焊接模拟时单一热源模型难以反映实际焊接过程的问题,基于电子束深熔透焊接的特征,建立了由圆锥高斯热源和双椭球热源组成的复合热源模型。采用Fluent软件模拟了镁合金电子束焊接时包括瞬态熔池传热、液态金属流动、焊缝匙孔形成、焊后金属回填等在内的熔池形成行为。采用Sysweld软件对AZ31镁合金电子束焊接过程中的温度场、应力场进行了有限元模拟。得到了不同焊接功率、焊接速度下的AZ31镁合金焊缝成形规律、热循环曲线以及残余应力分布情况。为电子束焊接工艺的制定奠定了一定的理论基础。其次,采用电子束重熔焊接试验,研究了不同电子束焊接参数对AZ31镁合金焊缝成形的影响,并对焊接成形工艺进行优化。研究结果表明,在电子束焊接AZ31镁合金时,增大加速电压或电子束流,都会使焊缝熔深和熔宽得到增加,且熔深的增加程度较熔宽明显;焊缝焊透后,随着热输入的增大,焊缝形状由钉形过渡为平直形。电子束聚焦于表面位置时继续增大聚焦电流,焦点偏离表面聚焦位置越远,焊缝的熔宽越大,熔深越小;随着焊接速度的增加,焊缝熔深和熔宽逐渐减小。再次,结合优化后的焊透工艺,对AZ31镁合金板材进行了对接试验。研究了不同热输入对AZ31镁合金电子束焊接接头的力学性能和微观组织的影响。试验结果表明,随着热输入的增加,接头强度指标和塑性指标均呈现先增大后减小的趋势。当热输入为180 J/mm时,AZ31镁合金接头综合力学性能最优。焊接热输入的增加,导致焊缝区晶粒尺寸的增大和Mg17Al12析出相数量的增多。当焊接接头发生拉伸塑性变形时,析出相有效地钉扎了位错线,限制了位错的运动,提高了焊接接头的强度。当塑性变形量为3%时,接头试样中基面滑移占主导地位。而当塑性变形量达到8%后,接头试样内发现大量形变孪晶。焊接接头的断裂位置均发生在接头熔合线附近。焊缝区断口形貌与母材断口形貌存在明显差异。母材一侧的断口呈现沿晶脆性断裂特征,而接头焊缝区处断口表现出一定的韧性断裂形貌。随后,通过微观组织观察、电化学腐蚀测试以及腐蚀形貌观测等方法对不同焊接参数成形的AZ31镁合金接头在3.5wt.%Na Cl溶液介质中的腐蚀行为及机理进行研究分析。研究结果表明,AZ31镁合金母材腐蚀形式主要表现为丝状腐蚀特征。腐蚀首先在母材处以腐蚀点的形式萌生,随后,点蚀沿着母材晶界处发生扩展,产生了连续的丝状腐蚀坑。当丝状腐蚀蔓延至熔合线处时,熔合线附近的析出相沿晶界分布,有效阻碍了腐蚀的扩展。在焊缝区内,部分析出相附近会率先发生腐蚀,受析出相的影响,率先腐蚀的区域无法向四周扩展。腐蚀会在其他区域继续形核。腐蚀区域随腐蚀时间逐渐增多,宏观上使焊缝区体现为均匀腐蚀特征。通过浸泡试验和电化学腐蚀试验发现,随着热输入的增大,AZ31镁合金电子束接头的耐蚀性呈现先变好后变差的趋势。热输入为180J/mm的镁合金焊接接头具有最好的耐蚀性,其接头的电荷转移电阻Rct与母材相比提高了9.5倍,Rct值上升了一个数量级。同时其Ecorr值最大,较母材正移了0.061 V;而icorr仅为母材的27%。最后,通过焊后热处理和深冷处理工艺对热输入为180 J/mm成形优良的AZ31镁合金电子束焊接接头进行了性能改善。研究结果表明,在经过450℃/0.5 h固溶处理后,析出相被完全固溶。AZ31镁合金的塑性指标得到了大幅提高,其延伸率约为15.7%,比未处理时延伸率提高3.0%。经过深冷处理后,AZ31焊缝区内的晶粒尺寸有所减小,组织均匀程度得到提高,析出相颗粒细化且趋于弥散分布,晶体位向由（10—10）向（10—11）偏转,AZ31镁合金接头耐蚀性能有所提高。当深冷时间一定时,不同深冷工艺下AZ31镁合金接头耐蚀性排序为:-140℃/4 h>-180℃/4 h>-100℃/4 h。-140℃/4 h深冷处理后的电荷转移电阻Rct比未深冷时升高了1.82倍,其Ecorr值最大,达到-1.421 V,较未处理时正移了0.051 V;而icorr仅为未处理时的40.7%。当深冷温度一定时,不同深冷工艺下接头耐蚀性排序为:-140℃/6 h>-140℃/4 h>-140℃/8 h>-140℃/2 h。-140℃/6 h深冷处理后的电荷转移电阻Rct比未深冷时升高了2.41倍,其Ecorr值最大,达到-1.402 V,较未处理时正移了0.07 V;而icorr仅为未处理时的31.5%。