镁合金是目前被国内外研究者积极开发的一种轻量化材料,具有密度低比刚度、比强度高、阻尼减震性好,易切削加工以及良好的可回收利用等优点而得到普遍应用。因此,高效合理的镁合金焊接方法是推动镁合金的发展与应用关键因素之一。电子束焊接作为高能束焊接方法之一,具有能量密度高,焊接速度快,深宽比大、焊缝热影响区小等优点,是焊接厚板材料的首选方法,目前被国内外的研究人员广泛关注。对电子束焊接过程温度场变化进行有限元模拟研究更有助于深层次地理解焊接过程的物理机制,从而实现指导焊接工艺、控制焊接质量的目的。本文以10mm厚的变形镁合金AZ61为研究对象,进行了真空电子束焊接试验研究。系统地分析了聚焦电流、焊接束流和焊接速度对焊接接头宏观形貌、焊接熔深、熔宽和焊缝表面宽度的影响规律;并观察了接头微观组织的变化,对接头的力学性能进行了测试。研究结果表明,由于电子束热源的能量特点导致接头宏观呈现典型窄而深的“钉子型”形貌,接头没有明显的热影响区存在;随着聚焦电流增加,焊接熔深增加,熔宽和焊缝宽度减小;随着焊接束流增加,焊接熔宽及焊缝宽度增加;焊接速度增加,焊接熔宽和小表面焊缝宽度减小,上表面焊缝宽度增加;焊缝区为细小的等轴晶及弥散分布的第二相组成,焊接接头的力学性能优于母材。在电子束焊接工艺的研究基础上,结合镁合金的特点,利用有限元软件ANSYS采用优化形状参数的双椭球热源模型,分别对不同焊接束流和焊接速度下的焊接温度场进行了数值模拟研究及对比验证。计算结果表明,焊缝中心的温度最高值在1136℃～1669℃之间;焊缝宽度的计算值与实际测量值的误差范围在9.5%～11.3%之间。热循环曲线的测试结果表明,其变化规律及最高温度与实际基本吻合。在所选工艺参数下,采用双椭球热源模型,对10mm厚的AZ61镁合金真空电子束焊接温度场的有限元模拟是可行的。