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镁合金具有低密度、高比强度/比刚度、阻尼性好、电磁屏蔽性能优良和国内资源丰富等特点,被称为“21世纪的绿色工程材料”。在汽车、航空航天、轨道交通和电子3C等装备制造领域具有广泛的应用前景。传统的镁合金零部件的成型方式主要是压铸和变形加工。压铸镁合金产品应用广泛,但由于力学性能低和耐腐蚀性不理想,限制了其在轻量化关键零部件领域的应用;变形镁合金的力学性能优良,但是受到成型难度大和生产效率低的影响,现有的应用规模很小。电弧+丝材增材制造技术（WAAM）是近来金属材料3D打印的一个研究热点。WAAM技术利用焊接电弧逐层沉积金属,最终形成具有确定形状和尺寸精度的金属零部件,具有沉积速度快、材料利用率高,加工尺寸和形状不受限制等特点,适用于尺寸较大而复杂程度较低的金属零部件的快速制造。为探索WAAM对镁合金零件制造的适用性,开拓高价值应用场景,本文对WAAM-AZ80M的成型工艺进行系统研究,建立了工艺参数与成型尺寸之间的多元回归模型;对沉积态组织的形成与演变进行表征,对不同后热处理对WAAM-AZ80M组织和性能的适用性进行对比;通过有限元模拟+相场计算的方法揭示WAAM循环温度场对组织的演变的影响规律,为实现进一步的在线组织调控提供新的思路;采用金属沉积+随焊滚轧+后热处理的方法,对WAAMAZ80M的组织和性能进行优化,并对强化机理进行归纳分析。具体的研究发现包括:1.基于WAAM-AZ80M单道多层件宽度的变化特征将其分为:底部熔宽变化区、中部稳定区和顶部圆弧区。焊接温度场由非稳态逐渐向稳定过渡和沉积层形貌变化改变了电弧热的散失路径是造成自下而上不均匀的原因。利用二次通用旋转组合设计方法设计试验样本,建立了工艺参数（峰值电流Ip、焊接速度Vw、送丝速度Vf和层间温度T）与沉积层宽和层高的多元二次回归模型,分别对模型进行了方差分析,结果显示回归方程具有较好的显著性和拟合度。进一步分析表明,工艺参数对层宽的影响顺序为Vw>Ip>T,且Vw和T的交互作用对层宽有显著影响;工艺参数对层高的影响顺序为Vf>Vw>Ip,且Vw与Ip、Vw与T的交互作用对层高有显著影响。2.WAAM-AZ80M单道多层沉积件具有明显的组织不均匀和层状特征。逐层沉积过程中受到非稳态热循环的影响发生共晶组织的溶解,圆弧顶部区组织向中部区域组织转变;同一层内不同位置的组织由于冷却速度的差异形成不均匀性;WAAM-AZ80M的力学性能介于铸态和挤压态AZ80M之间,存在拉伸各向异性。几种典型的热处理工艺对WAAM-AZ80M的效果各不相同,T4热处理提高了沉积件的塑性;T5热处理保持了沉积态中粗大共晶组织,析出相存在偏聚现象;T6热处理后晶粒细化,析出相更加均匀,强度和塑性提升的同时,性能各向异性减弱。3.WAAM-AZ80M的温度场模拟表明,在沉积的初始几层,沿沉积方向和垂直于沉积方向的温度场都逐渐由非稳定进入稳定状态;当温度场进入稳定状态后,不同沉积层所受到的热循环过程具有稳定的重复性;利用DICTRA软件建立了电弧沉积态AZ80M组织中第二相溶解的动力学模型并验证其具有较好的准确性;将有限元模拟的热循环曲线与建立的第二相溶解动力学模型耦合,获得WAAM-AZ80M过程中第二相体积含量随时间的变化规律为阶梯式下降,下降的趋势逐渐趋缓;同一温度循环下同时存在第二相的溶解和微量析出。4.在WAAM-AZ80M过程引入随焊滚轧,可以破碎沉积形成的粗大等轴枝晶。随着随焊滚轧力的增加,发生再结晶和晶粒细化效果逐渐增强,晶粒细化和加工硬化是主要的强化机制;相比于沉积态,经过随焊滚轧的沉积金属内部第二相溶解程度更高,层间不均匀性得到改善;在4k N的随焊滚轧后,沉积件的力学性能提升明显,尤其是沿竖直方向;随焊滚轧使得共晶组织破碎细化,促进其完全溶解,后续T6处理时,合金的析出更加均匀,性能得到进一步提升;析出强化是T6处理后的主要强化机制。