镁合金由于其优异性能(密度低、比强度和比刚度高、减震性好、电磁屏蔽性能优良、切削加工性好等),在交通运输、消费电子、航空航天、国防军工等领域都具有广阔应用前景。然而由于滑移系{0001}<1120>、孪生系{1012}<1011>和密排六方结构导致镁合金在室温下成型能力有限。因此,对于利用铸造和锻压工艺难以制备的镁合金复杂结构件,以及实现镁合金材料之间的连接,焊接是重要的技术手段,对其进行技术创新和科学机理研究十分重要。钨极氩弧焊(Tungsten Inert Gas Arc Welding,TIG)由于其经济性和适用性被主要应用于镁合金的焊接技术中。本文通过数值模拟、宏观形貌观察、显微组织分析和力学性能测试,系统研究了纳米SiC颗粒进入AZ31镁合金纳米增强活性钨极氩弧焊接(Nano-particles Strengthening Activing Flux TIG Welding,NSA-TIG)接头后的运动演变规律及其对接头宏观形貌、微观组织和力学性能的影响。通过模拟仿真与实验相结合,揭示了纳米颗粒在熔池中的分布规律及其主要影响因素。通过实验探究分析了纳米SiC颗粒溶入焊接接头后与基体发生的化学变化和产物,以及这些产物对AZ31镁合金NSA-TIG焊接接头微观组织和力学性能的影响。在实验事实的基础上,结合模拟和理论分析,得出以下主要结论:利用Fluent软件,建立三维瞬态移动热源作用下NSA-TIG焊焊接熔池的数学模型。从模拟结果可知:溶池内Marangoni对流主要受到表面张力的影响,其次是电磁力的作用,浮力的影响最弱。Marangoni对流的方向可以通过活性剂的成分来控制,在仅用纳米SiC颗粒做活性剂的溶池中,由于Marangoni对流从溶池中央向边缘运动并带动了纳米SiC颗粒,使其难以融入溶池中,故而纳米SiC颗粒主要分布于溶池表面。而在TiO2和SiC复合活性剂的焊接接头中,Marangoni对流带动纳米SiC颗粒向溶池中央和底部运动,但由于纳米SiC颗粒还受到电磁力的搅拌作用,虽然纳米SiC有一定的分布于溶池中央和底部的趋势。但其最终会均匀分布于溶池中。SiC颗粒溶入熔池后,大部分与基体中的Al反应,生成了Al4C3和单质Si,而单质Si进一步与Mg反应生成了Mg2Si相,其中Al4C3相是基体相α-Mg的形核剂,而Mg2Si颗粒则作为弥散相起到了增强NSA-TIG焊接接头的力学性能的作用。此外随着纳米增强活性剂表面涂覆密度的增加,接头的宏观形貌逐渐变差,熔池逐渐加深,焊缝加宽;焊缝中SiC数量增加,焊缝中α-Mg晶粒尺寸减小,第二相的β-Mg17Al12的体积分数减少;焊接接头的微观硬度逐渐增加,极限抗拉强度增加。当表面涂覆密度为20mg/cm2时,焊缝中α-Mg晶粒尺寸最小,第二相的β-Mg17Al12的体积分数最小,NSA-TIG焊接接头的力学性能达到最大。此后,随着表面涂覆密度的继续增加,焊缝中的SiC开始团聚,熔池中的α-Mg晶粒尺寸增大,第二相的β-Mg17Al12的体积分数增多,焊接接头的极限抗拉强度急剧降低,显微硬度继续变大。