镁合金具有轻质高强、易于回收等一系列优点，正成为现代高新技术中最有希望的结构材料，而焊接问题成为镁合金广泛应用的瓶颈之一。从工程结构材料断裂力学角度来看，镁合金材料的一些特性直接影响着镁合金焊接结构的安全使用性能。因此，研究冲击载荷作用下镁合金及其焊接接头的断裂行为、断裂机理极其重要，也是镁合金焊接结构工程应用中迫切需要解决的关键技术问题。这对于镁合金结构的合理设计、制造和安全使用具有较大的理论价值和实际意义。本文首先研究了8 mm厚轧制态AZ31镁合金板材及其TIG焊对接接头的抗拉强度。试验结果表明，AZ31镁合金板的抗拉强度为234.48MPa，对接接头的抗拉强度为185.68 MPa，是母材抗拉强度的79％左右。对接接头断裂发生在热影响区，这是因为热影响区的过热组织晶粒粗大，造成脆化，成为镁合金焊接接头力学性能下降的原因之一。这对于镁合金焊接结构设计具有重要的指导作用。在-80～340℃温度范围内，研究了AZ31镁合金板材缺口冲击韧性。试验结果表明，在-80～80℃温度范围内，AZ31镁合金冲击功很小，冲击韧性只有5.48～8.75 J·cm^-2，断口为准解理形貌，属于脆性断裂；在80～200℃温度范围内，冲击韧性为8.75～17.44 J·cm^-2，断口为准解理+韧窝形貌，属于混合断裂；在200～260℃温度范围内，冲击韧性为18 J·cm^-2左右，断口为韧窝形貌，属于韧性断裂；在260℃以上，冲击韧性又有所下降，AZ31镁合金有软化倾向，断口形貌仍为韧窝。在-80～260℃温度范围内，发现AZ31镁合金存在韧脆转变现象，韧脆转变温度约为140℃。这是本论文的发现之一。改变镁合金表面状态，研究了AZ31镁合金的缺口敏感性。未开缺口冲击试样的冲击韧性为50 J·cm^-2以上，而缺口深度D=0.1 mm的冲击试样，冲击韧性仅为15.95 J·cm^-2。随着缺口深度的增加（从D=0.1 mm到D=2.0mm），AZ31镁合金的冲击韧性大幅度下降，最低值为7.44 J·cm^-2。考虑到缺口应力集中对冲击韧性的影响，用有限元模拟计算应力集中系数，对冲击韧性进行修正，修正后的冲击韧性随缺口深度的增加呈上升趋势，说明了镁合金对缺口具有强烈的敏感性。这是本论文的发现之二。研究了AZ31镁合金TIG焊对接接头的缺口冲击韧性。对于焊缝金属，在焊缝方向和板厚方向表现出不同的冲击韧性，焊缝方向缺口冲击韧性最大值在焊缝中心，为8.66 J·cm^-2，比母材缺口冲击韧性8.01 J·cm^-2大。热影响区是冲击断裂的薄弱环节；而板厚方向缺口冲击试样在焊缝中心冲击韧性最小，为6.21 J·cm^-2，随着缺口离焊缝中心的距离增大，冲击韧性迅速增大，达到一定距离时，逐渐趋于平缓。镁合金焊接接头断口表面崎岖不平，形貌不仅有准解理特征，而且还有韧窝形貌。采用示波冲击试验研究镁合金母材和焊接接头的冲击断裂过程，试验结果显示AZ31镁合金母材和焊接接头的断裂过程极不相同。未开缺口的AZ31镁合金母材冲击试样，其力-位移曲线为E型，具有力特征值F_gy、F_m、F_iu和F_a；母材、焊缝中心和距离焊缝中心3 mm处焊缝方向缺口冲击试样，其力-位移曲线均为D型，仅具有力特征值F_gy和F_m；焊缝中心、距离焊缝中心3 mm处板厚方向缺口冲击试样，其力-位移曲线均为B型，仅具有力特征值F_m。这些不同型式的曲线对研究冲击断裂机理有重要价值。研究了AZ31镁合金及其焊接接头的电化学腐蚀性能。电化学腐蚀结果显示，母材的自腐蚀电位E_corr=-1.425 V，自腐蚀电流i_corr=0.01093 A，三种电流TIG焊焊缝金属的自腐蚀电位E_corr分别为-1.497、-1.489、-1.468 V，自腐蚀电流i_corr分别为0.02323、0.01645、0.01598 A，说明焊缝金属的耐腐蚀性小于母材。