本论文以商用AZ31热轧镁合金板材为研究对象,研究镁合金高周疲劳微观组织的演变规律以及疲劳断口和疲劳后拉伸断口与微观组织结构之间的关系。为了获得不同循环应力后疲劳样品,我们选取的疲劳循环应力为50MPa、55MPa、60MPa、65MPa、70MPa和90MPa。疲劳后的样品用EBSD技术和透射电镜技术分析微观组织的演变。并且将疲劳后的样品进行拉伸实验获得不同疲劳循环应力后的拉伸力学性能和拉伸断口。通过对比分析断口和镁合金的微观组织结构,我们得到以下结论:(1)金属材料的疲劳寿命随疲劳循环应力的增加会减小。当疲劳循环应力小于一定数值时,材料不会产生疲劳失效。试验结果表明在循环应力低于50MPa时,疲劳循环次数会超过106次,即AZ31镁合金的疲劳极限为50MPa。(2)疲劳循环应力的增加,会增大疲劳变形过程中样品内部的应力,使镁合金更容易激发孪生变形。疲劳循环应力越大的镁合金疲劳后样品中的{1012}孪晶,{1011}孪晶和二次孪晶的数量会增加。当疲劳循环应力为50MPa时,孪生过程几乎不参与协调变形。因此在疲劳循环应力为50MPa的样品中几乎未发现孪晶。(3)疲劳变形后,镁合金的晶粒明显细化。位错的滑移和在小角度晶界的堆积会形成晶界,使样品晶粒尺寸减小。疲劳循环的周次,以及疲劳过程中样品中的位错密度都对疲劳后平均晶粒尺寸有影响。因此,疲劳循环应力越小,疲劳结束后样品的平均晶粒尺寸越小。(4)疲劳变形会减弱原始AZ31镁合金板的基面织构强度。疲劳循环周次的增加以及疲劳循环应力的增加都会使镁合金的织构越发的分散。因此疲劳变形后镁合金的基面织构强度随着疲劳应力的增加是先减小再增强,并且当疲劳循环应力为65MPa时,疲劳后的织构最大极密度值最小,为13.6。(5)镁合金疲劳断口分为裂纹源区、裂纹扩展区和最终断裂区。随着疲劳循环应力的增加,样品中应力集中的位置更多,裂纹源的数目也更多。镁合金疲劳扩展区上有明显的疲劳辉纹,疲劳扩展区的面积随疲劳循环应力的增加而减小,扩展区的表面光滑度随疲劳应力的增加而变得粗糙。疲劳最终断裂区上的形貌主要为韧窝。随着循环应力的增加,扩展区和最终断裂区上的微观孔洞的数量会增多。(6)疲劳循环过程中,加工硬化和加工软化同时会产生作用。由于位错和孪生的竞争机制,疲劳循环应力越小的抗拉强度越高,拉伸力学性能越好。并且,循环应力大的疲劳变形,内部的微观缺陷也更多,导致疲劳后的拉伸力学性能降低。但是在不稳定的循环过程中,突然一次的应力过载不会引起疲劳破坏,因为在各种应力条件下的高周疲劳后材料的抗拉强度比原始样的抗拉强度不会降低太多。(7)原始样的拉伸断口表面比较平坦,其断口微观结构包括韧窝和少量的微观孔洞。在断口表面也很难找到裂纹的源区。疲劳过程中产生的微观缺陷会成为拉伸开裂的裂纹源区。但是相比较于疲劳断口,疲劳后的拉伸断口仅包括裂纹源区和最终断裂区而没有裂纹扩展区。(8)拉伸断口表面的微观孔洞可能与疲劳过程中产生的孪晶存在关系。因为残余孪晶数量最多的90MPa应力循环后的拉伸断口上的微观孔洞最多。而在疲劳循环应力为50MPa的拉伸断口表面并没有发现微观孔洞。