由于镁合金往往在应用中承受交变载荷,疲劳成为镁合金结构件的主要失效形式。因此,研究清楚变形镁合金循环变形和疲劳行为具有重要意义。本文通过小应变幅值预循环变形(简称预循环变形)和预压缩变形对挤压态AZ31B合金分别引入位错和孪晶,然后研究了预变形对AZ31B合金单向变形行为、循环变形行为和疲劳寿命的影响。采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和背散射电子衍射(EBSD)等准原位观察了低周疲劳裂纹演化过程,分析了预变形AZ31B合金疲劳损伤失效的机制。预循环变形AZ31B合金的单向变形和循环变形研究结果表明,预循环变形后合金单向拉伸屈服强度提高了28 MPa,单向压缩的屈服应力提高了8 MPa。1%应变幅值下挤压态和预循环变形合金的疲劳寿命分别为400周和380周,预循环变形在大应变幅下对挤压态AZ31B合金疲劳行为无显著影响。0.6%应变幅值下挤压态和预循环变形合金的疲劳寿命分别为2206周和975周,在较小应变幅下,预制位错造成严重的位错塞积和应力集中,使合金疲劳寿命明显降低。预压缩AZ31B合金的初始组织和循环变形研究结果表明,经6%变形量预压缩后合金被引入了约60%体积分数的拉伸孪晶。1%应变幅值下挤压态和预压缩合金的疲劳寿命分别为400周和349周。在大应变幅值下,预压缩后合金在循环变形中先发生去孪,应力-应变滞回曲线倒置,疲劳寿命基本不变。0.3%应变幅值下挤压态和预压缩合金的疲劳寿命分别为37400周和23000周,在滑移主导变形的小应变幅下,预压缩则大幅降低了合金抗疲劳性能。预压缩AZ31B镁合金小应变幅值疲劳损伤行为研究表明,预压缩后首次出现表面损伤时的寿命百分比从30%提前至13%,且疲劳裂纹主要萌生于母晶内部的柱面驻留滑移带或者柱面-基面驻留滑移带,这些裂纹均未发生明显扩展。预压缩后合金内部母晶的体积分数大幅降低,减少了裂纹萌生寿命,从而导致合金疲劳寿命下降。另外,几乎没有在孪晶内部发现疲劳损伤。