稀土Mg-Gd-Y-Zr合金拥有优异的比强度和良好的耐热性能,在航天航空、军事工业及汽车领域具有极大的应用潜力。如何获取高质量的焊接接头是影响镁合金工业化应用的关键问题。激光焊接是利用激光束作为热源的一种焊接方法,具有高能量密度、高焊速、小变形、深穿透、高效率及易于自动化等优点。焊透相同板厚的T6态Mg-Gd-Y-Zr合金时,采用激光焊所需的热输入量较其他熔化焊小,可显著地减小焊接循环对β’相的影响而获得热影响区尺寸较小的焊接接头。本文采用光纤激光对厚度4 mm的T6态Mg-Gd-Y-Zr合金板进行对接自熔焊,研究Mg-Gd-Y-Zr合金激光焊接工艺及接头组织特点,探索接头力学及耐腐蚀性能的调控途径。通过实验研究了激光焊接工艺参数对Mg-Gd-Y-Zr合金焊缝成形、宏观缺陷及光学显微组织的影响。焊缝顶部有不同程度的下凹缺陷,同时下凹程度随着热输入量增加而变得严重。接头的宏观几何尺寸（正面熔宽、背面熔宽、热影响区）皆随热输入量增加而增加。焊缝顶部与底部尺寸差异随热输入量增加而减小。接头无明显裂纹和气孔缺陷。焊缝组织以超细小α（Mg）等轴晶及围绕晶界分布的Mg₂₄（Gd,Y）₅为主。低热输入量下焊缝边界出现了带状和斑状的富含Zr元素的粒子聚集区。热影响区无晶粒长大现象。采用TEM观察分析了焊接态接头热影响区的析出相类型及其形貌。接头热影响区由β′相完全溶解区（CDZ）和β′部分溶解及转变区（PDTZ）组成。分析发现热影响区中过饱和脱溶析出了MgGd₃相、纳米尺度的β相,同时还存在未完全溶解形态不规则的β’相等。MgGd₃相与基体已知的位向关系:（0002）_α//（011?）_MgGd3。热影响区没有明显的β’相粗化特征。导致热影响区出现形貌不同的析出相的关键因素是热循环过程中的高温停留时间和冷却速度。高温停留时间决定了β’相溶解到α（Mg）的溶质元素的分布和数量,冷却速度随后又决定析出相能否析出、类型及形貌。热影响区显微硬度测量表明,接头热影响区存在软化,其最低硬度值低于焊缝和母材。热输入量是影响接头微观组织及力学性能的关键因素。β’相溶解量随着热输入量增加而增加,而接头力学性能随热输入量增加而减小。热处理是提高接头强度的重要手段。分别采用OM、SEM和TEM研究了焊缝组织固溶及人工时效热处理过程中的组织演变规律。焊缝固溶处理过程中晶粒生长由缓慢生长阶段、快速生长阶段、稳定阶段组成。焊缝晶粒生长由晶界曲率驱动与体扩散机制共同控制。焊缝组织中Mg₂₄（Gd,Y）₅相演变规律:连续网状分布于晶界、不连续长条状分布于晶界、残留部分出现在长大后晶粒的内部、离散细小的球状颗粒不均匀分布在晶粒内部。热处理过程中晶界还未溶解的残余Mg₂₄（Gd,Y）₅相、方块相及晶界溶质元素偏析等可能对晶粒长大过程中的晶界迁移产生拖拽作用。温度对焊缝晶粒生长的影响有:加速晶界Mg₂₄（Gd,Y）₅相溶解速度、提前晶粒开始生长的时间点、加快晶粒快速生长阶段晶粒生长的速度、增大晶粒生长稳定阶段稳定后的尺寸。焊缝组织经过430℃固溶处理后225℃时效处理过程的硬度变化包含四个阶段:初始时效阶段（0-2 h）、快速时效阶段（2-18 h）、稳定时效阶段（18-120 h）、过时效阶段（>120h）。焊缝组织等温时效过程中析出相演变序列为:α（Mg）（SSSS）→β″(D0₁₉)→β’（cbco）→β₁（fcc）→β（fcc）。焊缝过时效阶段的晶粒内部出现了大量的颜色较亮的颗粒状区域,区域内部析出相的数量明显少于其周边区域,导致晶粒内部不同区域的抗腐蚀性能不同。晶粒内部出现大量析出相分布不均匀区域的原因是固溶态组织晶粒内部存在元素偏析。分别采用了直接人工时效及固溶处理后再进行人工时效（固溶+人工时效）两种热处理方式调控接头力学性能。采用高温拉伸试验、观察拉伸断口形貌等手段,测试并分析了不同热处理状态接头的力学性能及高温拉伸失效机制。不同热处理状态接头在250℃以下具有稳定的拉伸性能。焊接接头经过人工时效处理后,室温抗拉强度提高了约11%,但300℃高温拉伸性能并未明显提高。接头经过固溶+人工时效热处理后,不但室温拉伸性能得到明显提高,300℃高温拉伸性能也提高了约23%。焊接态接头在250℃下拉伸失效原因是β’相的溶解导致的热影响区及熔合区弱化。300℃下拉伸失效原因是晶界Mg₂₄（Gd,Y）₅相产生塑性变形及超细小晶粒导致孔洞的产生、扩展并聚集。固溶+人工时效态接头室温下拉伸失效原因是热影响区亚晶形成导致的局部应力集中,而在300℃下拉伸失效原因为β’相的溶解使得晶界滑移和晶内位错运动的阻力减小,同时伴随着晶界孔洞的形成及长大。人工时效态接头在250℃以下温度拉伸时,焊缝中硬而脆的Mg₂₄（Gd,Y）₅相在较低的温度下无法发生塑性变形,导致裂纹在晶界形成。当接头在300℃下拉伸时,焊缝中Mg₂₄（Gd,Y）₅相发生塑性变形,多数孔洞在晶界三角点形成长大、汇集并形成大的孔洞,进一步形成主裂纹导致试样最终断裂。通过理论计算分析了焊接接头的强化机制。焊接态接头热影响区中β′相的溶解是接头弱化的主要原因,同时CDZ是整个接头最薄弱环节,其中焊缝以晶界强化为主,而CDZ以固溶强化为主。Orowan绕过机制强化对固溶+人工时效态焊缝组织析出相强化中的贡献比重较大。主要采用了浸泡实验测试不同热处理状态接头的耐腐蚀性能,并结合腐蚀产物的SEM形貌分析不同状态接头不同区域的腐蚀机理。焊缝由于晶粒细小,使得组织含有大量的晶界而降低了焊缝的耐腐蚀性能,同时沿晶界分布的高密度Mg₂₄（Gd,Y）₅相将作为α（Mg）相的腐蚀屏障减缓了焊缝的腐蚀。接头在3.5 wt.%NaCl水溶液腐蚀产物主要为Mg（OH）₂。接头表面腐蚀产物为近似针状,产物之间存在间隙,无法很好地保护基体。焊接态接头焊缝存在的主要微型腐蚀电池:Mg₂₄（Gd,Y）₅/α（Mg）,Mg₂₄（Gd,Y）₅相/晶界。焊接态接头热影响区中CDZ存在的主要微型腐蚀电池:α（Mg）/晶界。母材存在的主要微型腐蚀电池:β’相/α（Mg）、β’相/晶界。不同热处理态接头耐腐蚀性能不同,但皆小于母材。固溶+人工时效态接头优于焊接态接头,而人工时效态接头最差。焊接态焊缝耐腐蚀性能与人工时效态焊缝近似相同,而小于固溶+人工时效态焊缝。