镁及镁合金具有低密度,高比刚度和高比强度,易加工回收等优点,是电子电器、交通汽车、航空航天和兵工行业最具发展潜力的金属结构材料。镁及其合金塑性变形能力差、目前大部分镁合金构件为铸件,难满足工程实际在力学性能和产品形状尺寸上的需求。变形镁合金以优良机械性能和尺寸、规格多样优势受广泛关注,成为材料领域研究的重点方向之一。工程实际构件往往承受循环载荷,疲劳失效是在役设备最主要的失效方式之一。压力加工易引起镁合金晶粒择优取向形成织构,导致机械性能各向异性,对镁合金构件的疲劳行为和寿命评估有重要影响。研究织构镁合金的疲劳裂纹扩展行为、机理和寿命预测方法,具有重要的理论意义和应用价值。本文针对挤压纯镁和挤压AZ31B镁合金,研究不同方向疲劳裂纹扩展行为和断裂机理,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和背散射电子衍射(EBSD)等手段对材料的组织、裂纹扩展行为及断口进行分析,讨论了不同方向塑性变形、断裂机理、裂纹扩展路径及特征,分析了织构对挤压圆棒不同方向裂纹扩展的影响；分析Walker和Wheeler模型以及Paris公式对常幅和变幅加载下疲劳扩展速率预测适用性。本文的主要工作和成果如下：研究表明挤压AZ31B镁合金圆棒具有纤维状分层不均匀组织,晶粒粗细不均匀,大晶粒平均约50μm,小晶粒平均约8μm,部分晶粒沿挤压方向严重拉长、长大。挤压纯镁主要由等轴晶粒组成,大部分晶粒平均约1501μm,部分晶间夹杂有粒径约20gm小晶粒,无纤维状拉长分层组织。挤压纯镁和AZ31B镁合金均为强基面织构,大部分晶粒基面平行于挤压方向,c轴以圆棒轴心为中心呈放射状分布,织构指数分别为15.85和12.65。试样的取向对挤压AZ31B镁合金疲劳裂纹扩展行为有重要影响,沿挤压(T-L)方向和垂直挤压(L-T)方向裂纹扩展应力强度因子幅门槛值在0.95～1.34MP(?)m之间,受应力比影响不大。径向(T-R)方向门槛值在1.04～2.43MP(?)m间,随应力比增加而增加。三个方向裂纹均以穿晶为主和部分沿晶模式扩展,T-L和L-T方向裂纹以第二系列<c+a>锥面滑移解理模型为主,而T-R方向有<c+a>锥面滑移也存在沿孪晶界扩展。T-L方向裂纹扩展路径沿Ⅰ型方向呈直线扩展,裂纹扩展速率最快；T-R方向裂纹呈曲折沿Ⅰ型扩展；L-T方向裂纹扩展严重偏离Ⅰ型方向,裂纹有朝{1120}晶面发生偏转或分枝趋向,裂纹扩展速率最慢,在近门槛附近出现稳定扩展平台,da/dN-△K双对数曲线呈三段线性关系。裂纹扩展速率均随应力比的增加和加载频率的降低而增加,Walker有效应力强度因子模型与Paris公式可以的描述挤压AZ31B三个方向常幅加载的裂纹扩展速率,可以用于预测AZ31B疲劳裂纹扩展寿命和安全评估。单幅过载对AZ31B镁合金疲劳裂纹扩展有延滞作用,但过载影响区均小于0.35mm,过载后裂纹扩展速率立刻降至一个最小值,但随着裂纹延展,扩展速率迅速上升达到过载前水平,过载中没有发生裂纹尖端撕裂或偏折现象。高低幅加载过程中,当前步加载最大载荷大于后步最大载荷时,裂纹扩展有过载效应。当前后两步最大载荷相同时,裂纹扩展受载荷幅控制。Wheeler模型可以合理模拟过载效应。挤压纯镁圆棒三个方向裂纹均以穿晶扩展为主,塑性变形第二系列<c+a>锥面(1122)<1123>和(1122)<1123>滑移机制为主,T-L和L-T方向趋于沿(1120)面扩展,T-R方向部分晶粒产生{1012)孪生协助滑移塑性变形,存在<a>和<c+a>两种滑移机制。三个方向均呈解理脆性断裂特征。L-T方向裂纹扩展严重偏离Ⅰ型方向,容易产生分叉,裂纹扩展速率最慢,T-L方向基本呈直线扩展,裂纹扩展速率最快,T-R方向裂纹扩展路径出现局部波动和分叉。裂纹偏离、分叉和微裂纹导致扩展速率降低。常幅加载下三个方向的裂纹扩展da/dN-△K双对数曲线型双线性关系,L-T和T-L方向在ΔK≈3.0MPa(?),T-R方向在ΔK≈3.4MPa(?)附近两边斜率不同。单幅拉伸过载对纯镁L-T和T-R方向裂纹扩展延滞的实际影响区域很小,分别不超过0.1mm和0.2mm,远小于Wheeler模型预测过载影响区域,T-L方向过载没有观察到延滞现象,有促进裂纹扩展迹象。压缩过载引起裂尖孪品和残余拉应力,促进裂纹扩展。