在航空航天、汽车制造领域，镁合金凭借“轻量化 + 高比强度”成为热门结构材料。但它也有“短板”——高温下疲劳性能衰减明显，这严重限制了它在发动机舱、热管理结构、传动系统等高温场景中的应用。 本研究以AZ31B镁合金为对象，通过高温力学测试 + 微观组织表征，系统揭示其高温下的强度、疲劳与裂纹扩展机制。 

 实验设计 本研究围绕三个核心测试展开。

1) 高温拉伸性能测试 

温度范围：25℃ ~ 250℃ 

测得：拉伸强度、屈服强度、伸长率 

2) 高温疲劳性能测试 

试验方式：旋转弯曲疲劳，R=-1 绘制 S-N 曲线，提取疲劳强度 

3) 微观断口与组织分析 

SEM：疲劳断口、裂纹萌生扩展路径 

EBSD：晶粒取向、晶界结构变化 纳米压痕：裂纹尖端硬度分布  

目的：找出AZ31B在高温下“到底哪里变了”。 

关键发现（3点值得特别关注） 

① 强度随温度上升“断崖式下跌” 

温度25℃ → 250℃： 拉伸强度下降62.5%； 

屈服强度下降60.9%； 

伸长率上升63.1%； 

结论：高温下更“软而韧”，但承载能力显著下降。

 ② 疲劳强度存在关键“分水岭”——50℃！ 

25℃–50℃：疲劳强度基本不变 → 约 120 MPa； 

>50℃：疲劳强度开始线性下降； 

达到250℃，仅剩约 30 MPa，不到常温的四分之一。 

意味着：高温下 AZ31B 对疲劳损伤更敏感，哪怕应力不高，也容易出现裂纹。

 ③ 裂纹扩展路径高温下显著“变狡猾” 

25℃时，裂纹直线扩展，形貌规则； 

大于100℃时，裂纹弯折，出现次生裂纹； 

250℃时，裂纹特征为多点萌生 + 晶界穿透加速断裂。 

结论：高温下裂纹不但扩展更快，还更不可控。  

机理解析

(1) 非基面滑移与孪生被激活 → 材料变“软” 

常温：主要为 基面滑移，变形受限 → 强但脆 

高温：非基面滑移 + 孪生激活 → 变形能力增强 → 强度降低，延展性上升。 

(2) 高温导致加工硬化能力衰减 

动态回复 / 再结晶 → 位错“被消除” 

晶界软化 → 裂纹更易沿晶界扩展 高温下，裂纹不仅能走直线，还能“自由拐弯”，破坏力翻倍。  

工程意义 

这一研究为AZ31B在高温部件应用提供关键依据： 

50℃是可靠疲劳使用的上限警戒点，超过150℃用于承载结构风险显著增加，250℃以上需考虑合金强化 / 表面强化 / 层状结构设计。