“轻量化”是汽车、高铁以及城市轨道交通等行业先进制造工艺发展的热点课题之一。铝合金以其高比强度、高性价比、良好的耐腐蚀性等优良性能,成为代替传统钢质结构材料的不二选择。焊接,是铝合金材料实际应用过程中普遍采用的连接方式,同时也是一个工艺难点。作为连接材料,铝合金焊丝在铝合金结构材料中扮演着重要的角色,想要获得高质量的焊接接头,对铝合金焊接材料的综合性能需提出更高的要求。以大气环境中水蒸气为载体的氢元素极易在生产过程中进入铝合金焊接材料之中,从而降低其性能,继而影响后续焊接过程及焊接接头质量。因此,本论文选择ER5183这一适配性强、强度高、耐腐蚀性强的铝镁合金焊丝作为焊接材料,AA5083铝镁合金为焊接母材,通过定量测定氢元素在焊丝、焊接接头中的含量,来研究氢元素对铝镁合金焊丝、焊缝微观组织及焊接接头力学性能的影响。研究了氢含量对ER5183铝镁合金焊丝组织和力学性能的影响。精确定量测定了ER5183焊丝中的氢含量,观察了焊丝断口的宏观及微观形貌,并对其抗拉强度进行了测试和研究。实验结果表明,当焊丝的氢含量增加至0.23μg/g时,会在其生产过程的拉拔工序中导致三种不规则的宏观断裂模式。在氢含量为0.38μg/g的Φ5.2mm连轧杆微观结构中观察到了气孔缺陷的聚集现象,在随后的加工和拉伸试验中,此类缺陷可能成为裂纹源头。随着氢含量的逐渐增加,连轧杆断口会发生明显的韧-脆转变现象,断裂面上的韧窝数量逐渐减少,出现了大量的裂纹、气孔等组织缺陷。同时,氢含量的增加还会导致连轧杆抗拉强度和伸长率的降低,在塑性变形过程中发生不稳定裂纹扩展,导致最终断裂。使用已测定氢含量的6组ER5183焊丝对AA5083铝镁合金母材进行焊接,并研究了焊丝中的氢含量对MIG焊接接头抗拉强度和断裂行为的影响。结果表明,随着焊丝中氢含量的增加,与之对应的焊缝气孔率也会逐渐增加,焊接接头质量等级随之下降。对应焊接接头抗拉强度由319MPa降低至276MPa。在焊缝断裂过程中,氢元素会产生降低原子键合力、加速断裂过程、促进气孔形成等负面作用。在上述机理耦合作用下,氢元素增加了焊缝组织的脆性,使得断口中缺陷组织比例增多,降低了焊缝性能。研究了ER5183焊丝中氢含量对MIG焊接接头冲击韧性及裂纹失稳扩展过程的影响。在观察焊缝组织时发现,在使用氢含量较高的焊丝焊接时,氢元素无法在熔池凝固过程中及时逸出从而残留在焊缝组织中,形成气孔缺陷的同时与夹杂物产生相互作用,破坏焊缝组织连续性。氢含量增加会使焊缝组织吸收变形功的能力逐渐降低,从而降低焊接接头冲击韧性。研究了冲击载荷条件下,焊缝组织快速变形过程中氢元素导致的裂纹失稳扩展规律,观察并分析了焊缝组织中冲击断口形貌、断裂模式的演变,发现并阐明了氢元素可以加剧位错缠结,造成微观尺度应力集中从而成为裂纹扩展快速通道的规律。研究了AA5083焊缝组织中氢元素的物理冶金行为及对焊缝断裂的影响机制,并结合断裂后断口附近的位错组态进一步研究了氢致韧-脆转变现象及氢致断裂机理。发现了氢气孔与夹杂物是共存的,氢元素在凝固过程中被驱赶至液固界面前沿,在夹杂物处偏聚并形成富氢区,导致多种脆性缺陷生成。通过对断口附近位错组态的观察,发现了AA5083焊缝组织的氢致断裂机理。在焊缝组织变形过程中,氢会促进位错的发射及增殖,在微米尺度范围内导致多个滑移系统的开启,并造成位错的塞积、缠结,此种位错组态会割裂焊缝基体的组织结构,形成微观局部应力场,导致焊缝组织局部区域过度变形,从而使焊缝组织发生失效断裂的临界应力值减小,造成焊缝组织在较低载荷下发生断裂。