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镁合金是目前最轻的结构用绿色金属材料，具备一系列优点，如密度低、比强度高、比刚度高、导热性好、电磁屏蔽性优异、对振动及冲击能量的吸收能力强等，在航空航天、国防军工、交通车辆以及3C电子等领域具有极其重要的应用价值和广阔的应用前景。研究表明，细化晶粒可以显著改善材料的力学性能，因此超细晶镁合金的研究是目前镁合金研究的重要方向之一，但此类镁合金的焊接问题的研究却鲜有报道。目前用于镁合金的较为理想的焊接工艺主要有电子束焊(EBW)和激光焊(LBW)两种。本论文采用CO2激光焊接工艺对细晶粒的AZ61及AZ91镁合金板材进行了自熔焊及填充焊，研究了焊接母材的组织状态对接头半熔化区(PMZ)液化反应和液化裂纹的影响，以及焊缝稀土Ce合金化对焊缝(FZ)组织及力学性能的影响，提出了抑制AZ系镁合金焊接热裂的措施。本论文的研究结果对镁合金焊接热裂问题的的研究具有重要的参考价值。
一、首先研究了细晶镁合金的CO2激光焊接工艺，探索了接头的成型性及接头组织、性能随焊接热输入的变化规律。结果表明:对于平均晶粒尺寸为5μm的镁合金板材采用最佳焊接热输入(AZ61镁合金:18J/mm，P=1500W，V=5m/min;AZ91镁合金:16.8J/mm，P=1400W，V=5m/min)焊接可得到成形良好、焊缝区组织细小致密、半熔化区液化程度较低、热影响区不明显的接头。
二、通过对比研究四种不同母材组织状态的AZ61及AZ91镁合金板材焊接接头的微观组织及力学性能，得出以下结论:(1)焊接母材的晶粒尺寸越小，接头半熔化区的液化程度就越轻;(2)焊接母材组织中的低熔点β-Mg17Al12相的数量越少、尺寸越小，接头半熔化区的液化程度越轻;(3) AZ91镁合金板材在制备过程中无法避免地会析出大量的低熔点β-Mg17Al12相，其自熔焊接头半熔化区均发生了显著的液化反应;(4)四组AZ61镁合金板材自熔焊接头焊缝区组织均致密，拉伸试样的断裂位置均为半熔化区，因此焊件的力学性能与半熔化区的液化程度密切相关，液化程度越高，焊件的抗拉强度及塑性就越低;(5) AZ91镁合金自熔焊接头焊缝区组织出现微裂纹，四组接头半熔化区的液化程度均很高，组织弱化最终导致四组焊件接头的力学性能较差。
三、填充焊工艺不仅可以克服自熔焊工艺存在的缺口效应，而且还可以通过填充带材往焊缝中加入合金化元素，改善焊缝区组织。经稀土Ce合金化后的AZ61及AZ91镁合金焊接接头焊缝区组织较自熔焊均得到了较大程度的细化，且均未出现微裂纹，填充焊接头的综合力学性能优于自熔焊接头。
四、提出了AZ系镁合金焊接热裂的控制方法。对于液化裂纹，可通过降低焊接母材的Al含量、细化焊接母材的晶粒组织以及细化和减少焊接母材组织中的低熔点β-Mg17Al12析出相等方法控制;对于结晶裂纹，则可通过填充材料降低焊缝金属的Al含量以及对焊缝进行稀土Ce合金化来控制。