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镁合金是一种具有高比强度和比刚度、高抗震性及优良机加工性能的轻质合金,在制造业中的应用日益广泛。但是,如何提高镁合金焊接性能仍然是镁合金发展面临的重要问题。为了克服镁合金常见焊接缺陷,提高其焊接性能,本文分别开展了AZ31变形镁合金激光填丝焊和激光-MIG复合焊接工艺研究。本文的主要研究成果如下:系统研究了激光工艺参数对AZ31B-T5变形镁合金薄板激光填丝焊焊缝形貌、显微组织特征及接头力学性能的影响规律。随着热输入的增大,焊缝截面由倒锥形向柱形转变,随着激光功率的增大或焊接速度的减小,焊缝上表面、根部宽度增大。保持送丝点-激光束间距在+0.5~+1mm之间,送丝速度与焊接速度的比值在0.3~0.4之间,是得到美观、无明显缺陷的焊缝表面的关键。焊缝晶粒主要为细小的树枝状等轴晶,熔合线附近有柱状晶生成,枝晶轴间有Mg-Al-Zn化合物析出。接头抗拉强度为母材的83%~94%。气孔是降低镁合金激光填丝焊抗拉强度的主要因素。系统研究了AZ31-F变形镁合金10mm厚板激光-MIG复合焊工艺。结果表明,在MIG焊接中燃烧极不稳定的镁合金电弧能够通过复合焊接热源协同效应实现稳定燃烧,保证了复合焊接工艺的稳定进行并获得优于激光焊接的焊缝成形。复合焊缝主要有树枝晶组成,其间有Mg-Al-Zn化合物析出。上部电弧区的晶粒尺寸及半熔化区宽度大于下部激光区。接头抗拉强度最高可达262MPa,为母材的97.8%。晶粒尺寸与气孔数量是影响接头抗拉强度的主要因素。将AZ31B-T5变形镁合金单纯激光、激光填丝及激光-MIG复合焊接接头的性能、显微组织和焊缝形貌进行了对比分析。结果表明,相对单纯激光焊,激光填丝及激光复合焊在改善焊缝表面缺陷上优势明显,并且能够不同程度地降低了焊缝气孔数量,并得到抗拉强度更高的焊接接头。因为焊缝成形的改善,激光填丝焊接头抗拉强度达到母材的120%。与激光填丝焊相比,激光-MIG复合焊因为热输入增大,焊缝晶粒粗化,接头抗拉强度有所降低,最大抗拉强度为母材的98%。