GTA电弧增材制造技术具有弧-丝独立调节、增材质量高、适用材料范围广、不受加工空间限制等优点,在制备大型整体结构件方面有较好的应用前景。镁合金有比强度高、比刚度好的特点,在航空航天发动机上有着越来越多的应用。目前关于镁合金电弧增材的研究主要集中在工艺参数对成形尺寸的影响,而对于沉积态高强镁合金的组织性能演变的研究较少。在此背景下,本文针对GTA电弧增材制造AZ91D的组织性能特征开展了系统性研究工作,揭示了沉积态AZ91D镁合金的组织与力学性能特征以及组织演变规律,并对沉积态镁合金的热处理工艺进行了研究。首先结合典型工艺制备的单道多层AZ91D镁合金试样,对沉积态增材镁合金的组织和力学性能特征进行了研究,发现顶部组织和中下部组织均以等轴晶形式存在。在中下部区域的层间与层中,其晶粒尺寸和析出相分布存在差异:层间组织晶粒尺寸较大,但析出相较少;层中部分晶粒尺寸较小,但析出相较多。在顶部区域第二相沿晶界连续网状分布,主要为β-Mg17Al12、Al8Mn5相和Mg16Al12Zn相。在增材过程中,β-Mg17Al12重熔后进入基体,并在增材热循环的驱动下自发的从基体中析出。沉积态AZ91D镁合金平均抗拉强度240MPa、断后伸长率为11.5%。沉积态组织的力学性能不具有各向异性。通过控制变量法,研究了送丝速度、沉积速度和沉积电流对沉积态AZ91D镁合金成形尺寸、组织和力学性能的影响。在成形方面,在其他工艺参数不变的情况下,随着送丝速度增加,平均层高和最大层宽均变大;随着沉积速度增加,平均层高和最大层宽均减小;随着沉积电流加,平均层高降低,最大层宽变大。送丝速度、沉积速度和沉积电流对制备的AZ91D增材试样的晶粒尺寸和拉伸性能的影响不大,在适宜的工艺参数下,GTA电弧增材制备的AZ91D镁合金增材试样可以获得均匀的等轴晶。从而获得良好的力学性能,从组织调控的效果来看,采用小电流、高速度、快送丝的沉积策略较为合理。为了明确热处理对沉积态AZ91D镁合金的强化作用,探究了三种典型的热处理工艺下（T4、T5和T6）的组织和力学性能变化。T4热处理后,β相几乎全部溶入基体,合金元素的显微偏析得到改善。T5热处理后大量层片状的β相在晶内和晶间析出,并且在沉积高度上还保留着沉积态AZ91D镁合金的特点。T6热处理后,β相从基体中重新析出,析出分布存在偏析,分布位置存在晶粒内外。在三种典型的热处理工艺之后（T4、T5和T6）,硬度没有发生明显变化,在T6热处理的强化效果最好,抗拉强度达到257.3 MPa,平均断后伸长率为12.4%。