镁合金是密度最小的金属结构材料之一,它还具有阻尼性能好、生物相容性强、储氢容量大等优点,因此在轻量化等领域有着广泛的应用前景。AZ91镁合金是一种典型的铸造镁合金,它的特点是比强度高且耐腐蚀较纯镁大幅提高,主要用于电器产品的壳体、小尺寸薄型或异型支架等领域。目前传统的镁合金构件加工制造方法存在制造周期长,成本高等问题,需要更先进的加工制造方法。电弧增材是一种以丝材为填充材料,焊接焊枪作为热源的增材制造技术,它的特点是设备简单且成本较低,已经成功应用于钢铁材料和铝合金大尺寸构件的增材制造。本文对AZ91镁合金展开了TIG电弧增材工艺及组织性能研究,首先研究了TIG电弧增材工艺参数对AZ91镁合金增材成形质量的影响,然后探究了镁合金电弧增材薄壁构件成形精度控制方法和多层多道厚板构件增材成形工艺,并对镁合金电弧增材构件的热处理工艺进行了探索。采用高速摄像设备对AZ91镁合金TIG电弧增材成形稳定性进行了研究,发现镁合金TIG电弧增材过程中丝材端部到基板的最佳距离为1～2mm,而当丝材端部到基板的距离超过3mm后,不易脱落的大熔滴会发生排斥过渡。前送丝方式稳定性最好,可控选择的工艺窗口大,前送丝还可以重熔增材过程中产生的缺陷,改善成形形貌。交流占空比和交流频率两个工艺参数对于镁合金增材尺寸的影响较小,而增材电流、增材速度和送丝速度对成形尺寸的影响较大。通过Design-Expert软件对AZ91镁合金TIG电弧增材成形尺寸进行建模,探索了各工艺参数对增材层宽和层高的影响规律。然后基于模型对增材工艺参数进行了优化,可使镁合金薄壁构件层宽的偏差值从4.71mm减小到0.95mm。比较了不同工艺参数对于镁合金薄壁增材构件力学性能的影响,当采用恒定大电流增材工艺参数时增材构件的整体力学性能更均匀,横向最高抗拉强度位于中部,可以达到268MPa;而采用变电流增材工艺参数增材构件的力学性能跨度更大,横向最高抗拉强度位于中部,可以达到276MPa。研究了AZ91镁合金多层多道TIG电弧增材成形工艺和力学性能。发现通过延迟送丝时间预热基板可改善熔敷金属在起弧处的成形,增大润湿角;传统的搭接间距经验模型和固定搭接间距并不适用于镁合金TIG增材,而当第一道中心间距为5mm,后续的中心间距是4.5mm,能够得到良好的成形质量。进行了多层多道构件增材,沿堆积方向Z的拉伸样的抗拉强度和伸长率最大,抗拉强度达到了锻态镁合金的水平,伸长率比锻态镁合金性能更好。研究了不同热处理工艺对电弧增材AZ91镁合金力学性能和组织的影响。增材镁合金经过固溶热处理可以提升抗拉强度和伸长率,最大可以达到301MPa、21%。在低应变加载的环境下,随着固溶热处理时间的延长,镁合金的阻尼性能下降。随着时效热处理时间的延长,镁合金的阻尼性能逐渐提高。