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轻质的镁合金结构件在实际生产应用中必然会涉及到连接技术，但由于镁合金本身具有的物理特性（熔点低、线膨胀系数及导热系数高等），焊接时需要较大的热输入，导致镁合金的焊接性较差，在焊接过程中极易致使热影响区过宽，晶粒粗大，焊缝区产生气孔、夹渣和裂纹等焊接缺陷，焊后出现焊件变形现象，导致其接头力学性能降低，即镁合金结构件的焊接接头软化成为制约镁合金广泛运用的技术难题。本文采用液体法对7mm厚AZ31镁合金TIG焊接接头进行深冷处理，分析了深冷处理时间和次数对镁合金焊接接头微观组织与力学性能的影响及其规律。利用金相显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、拉伸试验机和扫描电镜对深冷处理前后的镁合金焊接接头进行金相显微组织、焊缝区相成分、接头力学性能和拉伸断口形貌特征等进行了观测。试验结果表明，深冷处理使得AZ31镁合金焊接接头的组织得到细化，硬脆的第二相粒子（β-Mg17A112）从基体中析出，分布在基体上和晶界处，并随深冷时间的延长，晶粒进一步细化，第二相粒子析出量增多，分布更均匀。二次深冷处理的焊缝区晶粒大小变化不太显著，且相比于一次深冷，二次深冷2h和4h的焊缝区第二相粒子析出有较明显地增加。XRD衍射分析发现深冷处理前后的焊缝区存在α-Mg和β-Mg17A112两种衍射峰，其中β-Mg17A112衍射峰较弱。深冷处理没能改变焊缝区各相的主要晶面取向，但部分α-Mg相的主要衍射峰峰值变化显著，说明某些晶粒在深冷处理后发生了转动。深冷处理的镁合金TIG焊接接头各区域的显微硬度值、抗拉强度和伸长率获得一定程度的提高，其中以一次深冷8h的接头综合机械性能改善最为显著，接头抗拉强度由未深冷处理的212.4MPa提高246.6MPa，接头强度系数从83.7%提高到97.1%，伸长率从5.93%提高到9.32%。断口SEM结果显示深冷处理可提高镁合金焊接接头的韧性，随深冷处理时间的延长，韧窝数量先增多后趋于稳定，而在相同的深冷时间条件下，深冷处理次数的增多，焊接接头的塑性却有所降低。