镁合金具有密度低、强度高、良好的阻尼性和减震性能,而且它的热容量低、凝固速度快、铸造成型性能好。镁合金的循环利用性好,回收再利用率高,回收熔化时所消耗的能量较少,并且使用回收的镁合金制作构件时不会降低其力学性能。被誉为“21世纪最具发展的绿色工程材料”。ZK60镁合金作为目前商用变形镁合金中强度最高者,提高构件的塑性,对扩大镁合金的应用至关重要。但是商业镁合金板材总会存在一定的缺陷,进而影响性能,使用热处理的方法可以有效地减少缺陷。因此,论文通过研究热处理条件下ZK60镁合金微观组织的变化,探讨其对疲劳断裂行为的影响,这对进一步推动ZK60镁合金在实际生产生活中的应用具有一定的意义。论文采用万能试验机对ZK60镁合金板材以及热处理后试样的拉伸性能进行分析,利用疲劳试验机分析镁合金的疲劳裂纹扩展特征。利用SEM、XRD等测试手段对热处理后镁合金进行物相分析。ZK60镁合金板材晶粒尺寸26μm,固溶处理以后的试件晶粒平均尺寸大约是31μm。之后进行时效热处理从5h~20h时,晶粒尺寸先减少后变得粗大。时效10h时,晶粒的尺寸最小。ZK60镁合金板材和固溶处理以后的拉伸强度分别是294MPa和301MPa。时效处理后试样的强度为325MPa,相对ZK60镁合金板材来说有较大的提高,延伸率以及屈服强度都有所提高,通过XRD分析可知,ZK60镁合金板材主要有由α-Mg,MgZn,MgZn2相组成,固溶处理之后试样中的MgZn相全部融入基体中,Mg Zn2大量溶入到基体中只有少量残余,但是时效处理后有MgZn和MgZn2重新析出。试样受到循环载荷次数为107时,ZK60镁合金板材的疲劳强度为91.62MPa,试件在经过固溶处理(T4)及固溶时效处理(T6)之后疲劳强度分别为102.46MPa和117.76MPa,经过时效处理之后试件的疲劳强度相对于ZK60镁合金板材提高28.31%。ZK60镁合金板材的疲劳断口为脆性断裂断口,而热处理之后在裂纹萌生区发现许多凹坑,裂纹扩展区域存在准解理断裂特征。裂纹扩展速率试验表明,时效5h的试件裂纹的扩展速率稍慢于固溶处理的试件。ZK60镁合金时效10h,抵御裂纹扩展能力得到提高。时效15h时,裂纹扩展速率没有继续下降,反而有所提高。当时效20h时裂纹扩展速率加快。所以固溶处理之后,时效10h时,ZK60镁合金的抵抗裂纹扩展的性能最优。通过分析裂纹扩展速率的断口,在裂纹开始扩展阶段,固溶处理的试样断口含有小坑,属于脆性断裂断口,时效处理的断口相对平滑。在时效处理试件的稳定扩展区可以发现二次裂纹。在时效处理的瞬断区内有许多韧窝,它可以提高抵御裂纹扩展的能力。通过塑性半径公式计算出ZK60镁合金板材,固溶处理的试样和时效处理后的试样裂纹尖端的塑性半径分别为10.5μm和10.1μm,平均晶粒尺寸大于塑性半径,发现时效处理的ZK60镁合金相对于固溶处理的ZK60镁合金具有更小的塑性半径,即有更小的塑性区,所以使得试件抵御裂纹扩展能力加强。