镁合金作为最轻的金属结构材料,其工程应用领域正在不断的扩大与深化,新型镁合金焊接,尤其是异种镁合金的焊接、镁合金与同为轻金属铝合金之间的焊接,已遇到越来越多的挑战。通过优化焊接工艺参数以获得成形良好且力学性能优良的焊接接头,是目前镁合金焊接研究的热点和难点。有部分学者对异种镁合金及镁/铝合金焊接进行研究,使用的焊接方法主要是搅拌摩擦焊或激光焊。钨极惰性气体保护焊(TIG)焊及活性焊接法(A-TIG)由于设备投资低、电弧稳定性高、加热较集中、焊件变形小等优点,业已成为目前镁合金焊接中最常用的方法,但将其应用于异种镁合金及镁/铝合金之间的焊接研究报道还较为罕见。而采用数值模拟方法对异种镁合金材料的TIG(A-TIG)焊接过程进行焊接过程的模拟则更少。本文采用钨极氩弧焊(TIG)和活性钨极氩弧焊(A-TIG)方法,对异种镁合金及镁/铝合金的焊接性能进行研究。以三组不同的异种材料(AZ61/ZK60镁合金,AZ61/AM60镁合金以及AZ31镁合金/6061铝合金)为研究对象,研究了不同焊接工艺参数对焊接接头成形质量、微观组织及力学性能的影响,建立了三维瞬态移动热源作用下异种轻合金焊接熔池数学模型,进行了温度场和应力场的数值模拟。通过对异种镁合金及镁/铝合金间的焊接性的焊接实践探索和数值理论分析优化,为其工程应用提供理论与实验依据。本论文的主要内容和成果如下:(1)针对异种镁合金AZ61/ZK60,采用TIG焊接和A-TIG焊接方法进行焊接实验,探索了适用于异种镁合金焊接的工艺参数。通过调整焊接电流、焊接速度、活性剂的涂覆厚度,在确保焊缝成形质量良好、无宏观缺陷的前提下,进行了焊接接头拉伸试验、硬度试验,对焊接接头所表现出的力学性能进行评估,对焊接接头的微观组织进行观察分析,研究其合金成分、焊接工艺参数与焊缝性能之间的关系,得出最佳焊接工艺参数:TIG焊时,焊接电流80A,焊接速度180mm/min;A-TIG焊时,焊接电流80A,活性剂涂敷量15mg/cm2。(2)针对异种镁合金AZ61/ZK60组合,建立了其三维瞬态移动热源作用下异种镁合金焊接熔池数学模型,对异种镁合金焊接进行温度场分布的特征、热循环规律的模拟,结果表明:由于镁合金AZ61和ZK60二者的导热系数在同一温度下比较,AZ61小于ZK60,故温度分布存在不对称性。(3)采用TIG(A-TIG)焊接方法,对AZ61/AM60合金进行焊接,通过改变焊接电流大小研究焊缝成形质量和宏观缺陷。进行拉伸强度和硬度试验,对焊接接头微观组织进行观察,揭示异种镁合金A-TIG方法的焊接性,并得出最优工艺参数如下:TIG焊的过程中,焊接电流具体设定为115A,焊接速度具体设定为180 mm/min;A-TIG焊时,焊接电流110A,活性剂涂敷量15mg/cm2。同时对AZ61/AM60合金焊接进行焊接熔池模拟,分析异种镁合金温度场分布的特征、热循环规律及熔池形状特征,并与实验值进行对比分析。结果表明:与AZ61-ZK60合金焊接相比,合金AZ61-AM60进行TIG焊接的温度场,整体趋势和分布规律相同,但AZ61和ZK60温度分布的不对称性更明显,这是由于镁合金AZ61、ZK60和AM60三者的导热系数在同一温度下AZ61最小,AM60次之,ZK60最大,故AZ61和ZK60两者之间的导热差异性更大,温度分布的不对称更为明显。(4)针对异种轻金属镁合金AZ31与铝合金6061的焊接,采用TIG(A-TIG)方法进行,成功实现了 AZ31/6061镁铝合金的A-TIG焊接。并对异种金属镁/铝合金AZ31/6061焊接接头残余应力进行了数值模拟,分析其分布规律及影响因素,其理论模型与实验结果吻合较好。结果表明:远离焊缝呈压应力;焊件承受的横向应力即为焊缝两端呈现为压应力,中间部分呈现为拉应力。