镁合金焊接接头疲劳性能的研究仍处于初级阶段，镁合金疲劳性能与其微观组织结构之间的相互关系研究得不深入、不系统。目前，对传统的体心立方金属（铁）和面心立方金属（铝）的疲劳性能研究已相当深入，但有关密排六方金属镁及其合金的疲劳性能方面的研究还相当缺乏。由于焊接接头疲劳性能的测试相对麻烦，在未来的研究过程中需要提高疲劳试验数据的精确度或准确性，疲劳数据系统化，建立镁及其合金疲劳性能数据库。各种表面强化技术（高能喷丸、TIG 熔修、超声冲击、激光熔凝）提高镁合金焊接接头的疲劳性能与疲劳寿命的机理研究很少，特别是镁合金焊接接头超声冲击表面纳米化机理、超声冲击对焊接接头疲劳失效机理的影响研究才刚刚起步[1，16，36]。
熊磊[37]研究了超声冲击对MB8 镁合金搅拌摩擦焊接头疲劳性能的影响。试验采用的材料为5 mm 厚的MB8 镁合金轧制板材，焊接设备采用CMTJ2068型龙门式数控搅拌摩擦焊机，如图6-34 所示。焊机主要由机械部分与控制部分构成。该设备控制系统简洁、操作便利、反应灵敏。主轴可沿顺时针转动和逆时针转动，旋转速度为1～2 000 r/min，焊接速度为0.01～1 500 mm/min，搅拌头的倾斜角度可在±7°范围内进行偏转。
图6-34 CMTJ2068 型龙门式搅拌摩擦焊设备
焊前需要考虑的主要工作有以下几个方面：
（1）由于镁合金的化学性质特别活泼，容易在表面形成氧化膜，焊接时极易在焊缝中形成夹杂影响焊接接头的质量。因此焊接前需要对镁合金母材表面进行适当处理，以清除板材待焊表面及其附近的油污、锈迹，氧化膜。试验前将板材表面用丙酮溶液清洗干净，除去表面的油污及杂物；然后用干燥的棉布将板材表面擦干静置；待丙酮挥发完全后，用砂纸打磨待焊区去除可能存在的氧化膜。完成清理工作后，需尽快完成焊接。
（2）搅拌摩擦焊的参数设定主要包括焊接速度、旋转速度、下压量和倾角等，试验的基本参数如表6-18 所示。当搅拌头的结构和尺寸确定时，要根据板材的种类和厚度确定转速。高的旋转速度要配上高的焊接速度，以保证焊缝热输入的控制。如果转速焊速不匹配，就会使得焊缝流动性不足或者严重过热，形成焊接缺陷影响焊接接头的质量。
（3）为了使焊缝能够更好地成型，在焊接时搅拌头要有一定的倾角，但是倾角不宜过大否则会导致焊缝金属严重下凹影响焊缝成形，本次焊接试验中搅拌头的倾角为2°。
表6-18 焊接试验工艺参数
如图6-35 所示为MB8 镁合金搅拌摩擦焊焊缝宏观形貌。然后将焊接大板切割成如图6-36 所示疲劳试样。
图6-35 焊缝宏观形貌(www.xing528.com)
图6-36 MB8 镁合金搅拌摩擦焊接头
疲劳试验所用设备为 EHF-EM200K2-070-1A（日本岛津）型电液伺服式疲劳试验机。焊态搅拌摩擦焊接头和冲击态接头的疲劳试验结果如表6-19 和表6-20 所示。
表6-19 MB8 镁合金焊态接头疲劳试验数据
表6-20 MB8 镁合金冲击态接头疲劳试验数据
根据国际焊接学会的疲劳试验数据处理方法，采用Origin 绘图软件分别对焊态和冲击态接头的疲劳试验数据进行拟合，得出MB8 镁合金搅拌摩擦焊接头以及冲击态接头的S-N 曲线，如图6-37 所示。
对拟合出的曲线方程数据进行定量分析得出焊态接头以及冲击态接头在2×106循环寿命下的疲劳强度，结果如表6-21 所示。从图6-37 以及表6-21中可以得出，搅拌摩擦焊接头及超声冲击态接头在2×106循环周次下的疲劳强度分别为47.32 MPa 和58.88 MPa。超声冲击后焊接接头的疲劳强度提高了24.43%，试验结果表明超声冲击能够明显提高MB8 镁合金搅拌摩擦焊接头的疲劳强度。
图6-37 焊态及冲击态接头试样的S-N 曲线
表6-21 MB8 镁合金接头S-N 曲线对应参数
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