镁合金凭借其轻质、比强度比刚度大、减震散热性好、易切削加工、资源丰富可回收等特点在航空航天、汽车制造、通讯电子等领域有着广泛应用。在镁合金的实际应用过程中不可避免会遇到焊接问题。搅拌摩擦焊作为一种新颖高效的连接技术,十分适用于镁合金的焊接。焊接接头最主要的失效方式是疲劳断裂,因而产生的破坏往往是灾难性的。同时伴随着工程应用对高性能镁合金的要求提高,开展关于高强镁合金及其搅拌摩擦焊接头疲劳性能的研究有着重要的意义。本文以Mg-Zn-Se-Er高强镁合金作为研究对象,采用搅拌摩擦焊的方法对该合金板材进行了对接焊。通过调整搅拌头旋转速度及焊接速度获得了不同的搅拌摩擦焊接头并制备试样。利用超声冲击设备对原始焊态接头的焊缝区域及附近的表面进行了超声冲击处理。采用解析方法设计了母材及搅拌摩擦焊接头疲劳试样类型及尺寸。利用铣床加工、线切割及细砂纸打磨等获得各组疲劳试样。合理预设试验参数,对母材试样、原始焊态接头试样以及超声冲击后的接头试样进行超声疲劳试验,发现试样的共振性良好。同时记录下了各组试样在不同应力状态下的疲劳寿命、疲劳极限及试样失效断裂位置等数据。主要研究结果如下:(1)该镁合金母材和焊接接头疲劳试样在10~5～10~9区间内均会发生失效断裂,不存在传统意义上的疲劳极限。对比各组试样的S-N曲线发现,原始焊态接头的疲劳性能均比母材差。通过超声冲击可提高焊接接头的疲劳性能,甚至使接头疲劳性能接近母材的疲劳性能。同时不合适的冲击参数或冲击方法会引发表面宏观裂纹产生,从而降低接头的疲劳性能。(2)进行疲劳断口分析,发现母材与原始焊态试样的疲劳裂纹源基本都为单个裂纹源,少数试样存在多个裂纹源。疲劳裂纹源均产生于试样表面如腐蚀坑、机械加工微痕等缺陷处。超声冲击态试样疲劳裂纹源部分产生于试样侧面,部分源于焊缝表面。(3)母材、原始焊态接头、冲击态接头试样的疲劳断口初始扩展区为准解理断裂,快速扩展区的主要表现为脆性断裂,瞬断区表现为准解理断裂。(4)变形层厚度与冲击时间呈正相关。2A的大电流冲击处理后的表层显微硬度相对于1A的小电流在同等深度下普遍要高。随着深度的增加,硬度值逐渐趋于稳定,最终逐渐接近于母材强度,即70HV左右。(5)在一定范围内延长冲击时间或提高冲击电流值均可提高残余压应力值。对比发现,短时间内,采用大电流冲击对引入残余压应力效果更显著。(6)超声冲击处理后的Mg-Zn-Se-Er镁合金接头表层晶粒组织细化效果明显。在1A的电流下冲击,晶粒最细为150nm左右;在2A的电流下冲击,晶粒最细为100nm左右。(7)超声冲击对晶粒细化的机理:超声冲击高频高能量的作用使镁合金焊接接头表层发生剧烈塑性变形,晶粒内部产生大量位错线,不同方向上滑移的位错线相互缠结,在晶界处形成位错墙。伴随位错墙和位错缠结的积聚,亚晶和亚晶界逐渐形成。不稳态的亚晶内部的位错堆积使之进一步转化为随机取向的纳米晶。在持续的强烈超声冲击作用下,表层晶粒得到纳米级细化。