镁合金具有比强度高、压铸性好、阻尼减震性好和易于切削加工等一系列优异性能,其作为结构材料在汽车、航空、航天等领域有广泛的应用前景,在实际服役过程中由于存在高频振动荷载的长期作用,镁合金结构件在长寿命服役条件下的安全与可靠性是必须解决的关键问题。本文采用回转弯曲和超声振动疲劳测试系统,研究了WE94镁合金高周与超高周疲劳行为,讨论了不同的应力加载方式、试样缺口和高温环境对疲劳失效模式、裂纹萌生与扩展行为的影响。主要研究内容有:研究了光滑和缺口试样的高周疲劳强度及其失效机制,揭示了不同寿命下镁合金表面裂纹萌生及其扩展机制。针对镁合金的高周疲劳行为展开了研究,结果显示,回转弯曲加载下光滑试样的疲劳裂纹扩展造成了试样断口呈放射性脊线和撕裂脊的形貌特征。同时材料在该条件下,根据裂纹萌生源的数量不同可以分为单点裂纹萌生和多点裂纹萌生,高周范围内应力幅值的变化是影响表面裂纹单点或多点萌生的主要影响因素。通过侧面二次裂纹观察发现,疲劳裂纹以穿晶扩展为主,同时存在沿晶扩展的微裂纹。裂纹周围存在“细晶剥离”的现象,降低了裂纹扩展所需要的应力强度因子门槛值,导致裂纹倾向从晶粒“剥落”区穿过。同时缺口试样的回转弯曲疲劳实验结果表明,疲劳裂纹萌生于缺口应力集中处,以多点萌生的模式为主,裂纹从多处萌生和扩展导致整个区域更为粗糙。断口表面存在特征痕迹将其分为两个区域:裂纹萌生区和稳定扩展区。位错运动导致的滑移是主要裂纹萌生方式,断口缺口处形成“小平面”形貌。复型结果显示,疲劳裂纹的萌生和早期扩展受到晶体变形机制的强烈影响,裂纹扩展方向和速度受相邻晶粒的局部微观结构影响,裂纹以沿晶扩展为主,初期裂纹扩展速率缓慢。研究了室温及高温条件下镁合金超高周疲劳行为,定量分析了疲劳裂纹萌生特征区尺寸及其形成机制。针对镁合金的超高周疲劳行为开展了研究,揭示了材料局部微结构形态与变形机制对镁合金疲劳裂纹的萌生与扩展的影响。阐明了WE94镁合金在超高周区间的疲劳失效机制,分析了温度对镁合金裂纹扩展速率和弹性模量的影响。实验结果表明,室温条件下,疲劳裂纹萌生于沿基面的滑移带并在断裂面上形成解理状“小平面”形貌。而在疲劳小裂纹扩展初期,裂纹面存在大量细小平行状条带,该条带由裂纹尖端与孪晶带的交互作用过程导致。最后,基于疲劳裂纹萌生与初期扩展的断口形貌特征,定量建立了小平面区和条带区边缘应力强度因子与疲劳裂纹扩展门槛值的等效关系,并基于裂纹尖端应力塑性区尺寸的计算结果,分析了裂纹路径与局部材料变形行为的取向关系,揭示了疲劳断口上小平面与条带区域的形成机理。高温条件下,材料的疲劳强度降低、弹性模量下降、塑性增强,裂纹扩展速率加快,疲劳寿命远低于室温条件,断口表面更为粗糙,存在大量氧化痕迹。高应力下试样在高温作用下“剧烈往复挤压”裂纹扩展快速达到裂纹扩展应力强度因子门槛值,裂纹可以直接贯穿孪晶带,裂纹基面滑移导致的小平面形貌减少,断裂方式为脆性理解断裂。而低应力情况下,虽然高温降低了材料的疲劳强度,但塑性增强,裂纹扩展还达不到应力强度因子门槛值,因此断口形貌和室温条件类似,裂纹扩展模式也与室温相似。以上研究工作进一步揭示了镁合金在室温与高温条件下的高周和超高周疲劳损伤行为与失效机制,明确了微结构对疲劳小裂纹萌生与初期扩展行为的影响过程,研究成果可为新型镁合金抗疲劳材料设计提供实验依据,提高镁合金作为结构材料在国防军事、航空航天、汽车工业等领域服役的安全性与可靠性。