中文摘要：

活性焊接方法是20世纪60年代发明的一种高效焊接方法，在不锈钢、钛合金等材料的焊接中已经发挥了重要的作用。近年来，活性焊的研究主要针对铝合金、镁合金等轻金属。尽管已经开发了多种材料用的活性剂，但是活性剂在焊接过程中的作用机理仍不明确。现有的活性焊理论尽管已经提出，但均没有得到实验验证，并且没有得到统一的认识。人们前期的研究均局限于某一种材料本身，申请者在镁合金活性焊研究的基础上，从不同种类金属材料的活性焊接研究入手，采用电弧光谱分析电弧中的元素种类，总结不同种类活性剂与不同种类材料焊接电弧的相互作用规律；采用电子探针分析熔池中元素的分布规律，采用同位示踪法跟踪活性微量元素分析熔池流动方式变化规律，总结不同种类活性剂与不同种类材料焊接熔池的相互作用的规律。揭示活性剂-熔池金属-焊接电弧之间的相互作用机制，确定活性剂的选择判据，达到可以根据被焊材料的物理与化学性质选择其相应的活性剂的目标。

结论摘要：

和常规TIG（Tungsten Inert Gas）焊接相比，A-TIG（Active Tungsten Inert Gas）焊接具有增加焊缝熔深、净化焊缝、提高生产效率的优势。由于其广阔的应用前景，自A-TIG焊接技术提出以来，该项技术得到了人们的广泛关注。关于A-TIG焊接增加焊缝熔深机理的研究，针对不同的活性剂，科研工作者普遍接受的理论为“电弧收缩”理论和“表面张力改变”理论。然而，到目前为止，A-TIG焊接增加熔深的机理并没有达到统一，关于A-TIG焊接过程中活性剂的具体作用方式，也没有相关的报道。 在已提出的A-TIG焊接作用机理的基础上，本项目选择不同的氯化物和氧化物为活性剂，研究了A-TIG焊接对不同焊接母材熔深的作用效果，并对焊接熔深的规律进行了总结。同时，本项目以活性剂的性质为切入点，对A-TIG焊接的作用机理进行了分析和探讨。 试验结果表明，以金属氧化物为活性剂时，不同的氧化物活性剂均能够增加焊接熔深，但是熔深的作用效果相近。研究表明，在氧化物的作用下，A-TIG焊接电弧电压和电子密度均增加，而电弧的电子温度降低。此外，涂敷氧化物后，并没有发现电弧收缩的现象，这说明电弧形态的变化不是氧化物增加焊接熔深的主要作用机理。以金属氯化物为活性剂时，不同的活性剂对焊缝熔深的作用效果不同。而且，三种母材熔深的作用效果均随着活性剂中金属元素第一电离能的增加呈先增加后降低的规律。涂敷金属氯化物后，电弧电压和电弧电子温度增加，而电弧电子密度降低。对电弧的影响是氯化物增加焊接熔深主要的作用机理。 依据试验结果，从热输入的角度，将活性剂的作用机理进行了统一。认为以氧化物或氯化物为活性剂时，热输入的增加均是焊接熔深增加的根本原因。以氧化物为活性剂时，电弧导电通道的压缩和电弧电离度的增加是焊接热输入增加和熔深增加的根本原因；以金属氯化物为活性剂时，活性剂中的金属元素和氯元素均能够影响焊接电弧。其中，活性剂中的金属元素的电离使电弧电子温度发生不同的变化，而氯化物中的氯元素能够吸附焊接电弧外围的电子使电弧收缩，二者共同的作用是氯化物熔深增加的根本原因。