铝硅合金兼具高比强度、良好的耐腐蚀性、优异的耐磨性和低的热膨胀系数，因此广泛应用于汽车制造、轨道交通和航空航天等工业领域 [1], [2], [3], [4]。然而，随着结构材料行业性能要求的提高，铝硅合金强度不足的问题限制了它们在复杂工况下的应用 [5], [6]。镁作为一种重要的合金元素，能在铝硅镁合金中形成 Mg2Si 沉淀相。沉淀序列如下 [7], [8], [9], [10]：SSSS（过饱和固溶体）→溶质原子团→GP 区→β″→β′/U1/U2/B′→β。GP 区以及 β″、β′亚稳沉淀相沿 <001>Al 方向排列，这对合金具有显著的强化效果 [11], [12], [13], [14]。目前，关于镁浓度对铝硅合金影响的研究主要集中在机械性能和拉伸断裂行为上 [15], [16], [17], [18]，而疲劳性能和断裂机理的研究相对较少。
Zhang, Wu 和 Thirugnanam 等人 [19], [20], [21] 发现，Al-7Si-xMg 合金的疲劳裂纹萌生于铸造缺陷或铝基体与 Si 颗粒之间的界面，而 Al-1Si-0.8Mg 合金的疲劳裂纹萌生于持久滑移带（PSB）。随着镁浓度从 0.3 增加到 0.6%，Al-7Si-xMg 合金的疲劳强度从 60 增加到 80 MPa，且疲劳裂纹扩展路径主要沿共晶 Si 颗粒。尽管初步研究涉及了镁对铝硅合金疲劳行为的影响，但可用的研究结果相对有限，且大多集中在铸铝合金上 [22], [23], [24], [25]。Ammar 和 Nicoletto 等人 [26], [27] 观察到，铝硅合金中的疲劳裂纹通常萌生于微孔隙等应力集中区域。Joseph, Liang 和 Ren 等人 [28], [29], [30], [31] 发现，铝硅铜镁合金的疲劳裂纹萌生于铸造缺陷、硬质 Si 颗粒和 PSB。疲劳裂纹优先沿孔隙和硬质 Si 颗粒附近的高应力集中区域扩展，而裂纹扩展受到晶界和 Si 颗粒的阻碍。Zhang 等人 [32] 发现，含有界面脱粘和金属间化合物的铝硅共晶区域作为疲劳裂纹扩展的优先通道。Mbuya 和 Yuan 等人 [33], [34], [35], [36], [37] 指出，铝硅合金中硬质 Si 颗粒与周围铝基体之间存在显著的强度失配。疲劳裂纹优先萌生于颗粒相邻的“软”铝基体，并在扩展过程中遇到颗粒时发生偏转。总体而言，铝硅合金中的疲劳裂纹萌生主要由铸造缺陷、脆性第二相颗粒和铝基体中累积循环位错滑移形成的 PSB 之间的竞争所决定。当存在大的表面或近表面孔隙和缩孔缺陷时，它们通常作为主导应力集中源促进裂纹萌生。当铸造缺陷的数量或尺寸减少时，粗大或尖锐的第二相颗粒成为主要的裂纹萌生点。相比之下，当缺陷得到有效控制且第二相颗粒相对细小和圆润时，反复的位错滑移倾向于在铝基体中累积并形成 PSB。相关的表面挤出/侵入特征随后可作为疲劳裂纹萌生的优先位点。此外，在铝板制备及后续热处理过程中，不可避免地会发展出晶体织构和晶粒取向。这些取向特征会影响优势滑移系开动、施密特因子以及疲劳裂纹与晶界的相互作用，从而影响疲劳裂纹扩展路径 [38], [39]。Wu 和 Li 等人 [40], [41] 发现，Goss 织构或 Goss+P 织构通过促进裂纹路径偏转降低疲劳裂纹扩展速率，而黄铜织构和立方织构倾向于加速裂纹扩展。Jin 和 Ma 等人 [42], [43] 进一步发现，高施密特因子的晶粒有利于滑移开动和穿晶裂纹扩展，而低施密特因子的晶粒倾向于诱导裂纹偏转并促进沿晶扩展。
铝硅合金中粗大的片状或针状初生及共晶 Si 相容易导致应力集中，并在变形加工过程中引发脆性断裂。因此，其传统应用局限于铸铝合金领域 [44], [45], [46], [47]。为了拓宽铝硅合金的应用，本研究小组采用短流程轧制技术制备了变形铝硅合金 [48]。尽管已有大量研究报告了镁浓度对铝硅铸合金微观组织和机械性能的影响，但针对变形铝硅合金的研究较少，关于疲劳性能和断裂机理的研究尤为稀缺。因此，本文系统研究了镁浓度对 T6 态处理 Al-8Si-xMg 合金板材疲劳寿命和断裂行为的影响，并深入探讨了疲劳裂纹萌生机理和扩展路径。研究结果可为高强度变形铝硅合金的设计优化和抗疲劳性能提升提供数据支持和理论基础。
