现代工业发展对于轻量化的要求越来越高,镁合金具有轻质高强等优点,加之我国镁合金的资源丰富,于是镁合金在交通运载工具的减重降耗方面具有广泛的应用空间。但金属结构的应用离不开连接技术的支持,并承受复杂的工况,所以对镁合金及其焊接接头的高周疲劳行为的研究就非常必要。传统的疲劳试验存在周期长和耗费大量费用等特点,而红外热像法具有实时、便捷的特点,可以对疲劳及其裂纹扩展过程中材料表面的温度变化信息进行表征,并对疲劳性能进行辅助分析,因此,红外热像法对研究镁合金搅拌摩擦焊(FSW)接头的疲劳断裂行为具有一定的实际意义。本试验选用优化的焊接参数对AZ91镁合金板材进行对焊,利用扫描电子显微镜(SEM)对母材及其FSW接头的微观组织和断口形貌进行分析,利用显微硬度仪对焊接接头的硬度分布进行分析,结合疲劳过程中红外热像仪对材料表面温度信息的表征,对AZ91镁合金及其接头的高周疲劳行为、焊接接头不同区域的裂纹扩展行为进行分析。研究发现:AZ91镁合金母材为典型的铸态组织,粗大的第二相沿晶界呈网状分布。经过FSW之后,(焊核区)NZ区发生了动态再结晶,晶粒细小,第二相几乎完全融入基体,(热机影响区)TMAZ区的组织在搅拌头的机械与热的多重作用下,发生不完全的动态再结晶,组织呈被拉长的状态,晶粒大小不均匀,(热影响区)HAZ区仅受到热的作用,组织变化不太明显。FSW之后接头硬度分布整体呈W形,在HAZ区硬度要略高,而在TMAZ要略低于母材,NZ区则硬度值最低。对母材与FSW接头疲劳试验结果经过线性拟合后得出,母材的疲劳强度为84.4MPa,而接头疲劳强度为66.5MPa,仅为母材疲劳强度的78%;疲劳过程中试件表面的温度变化可以归纳为五个阶段:温度上升、温度下降、温度保持平衡、第二次温度上升和快速下降。裂纹扩展试验结果发现,NZ区具有最强抵抗裂纹扩展的能力,而RS侧要优于AS侧,但都是高于母材。在整个裂纹扩展过程中,裂纹缓慢扩展阶段占大部分时间,而快速扩展阶段只占少部分。试验加载过程中,循环变形与表面温度变化有较好相关性,温度变化可分为以下三个阶段:缓慢扩展阶段、稳定扩展阶段和快速扩展阶段;在快速扩展阶段,裂纹尖端应变较大,温度急速上升。断口分析结果表明,从母材—AS区—RS区—NZ区从脆性断裂向塑性断裂转变,其中NZ区呈现比较明显的塑性断裂的特征。