镁及其合金的密度很小，有高的比强度和比刚度，在机械工程中作为结构部件被广泛应用。疲劳性能是结构部件在设计时所要参考的一个重要的参数，因此研究镁合金的循环变形机理和疲劳失效行为具有重要的意义。本文以商用热轧退火AZ31镁合金板材为研究对象，沿其法向（ND）方向加工疲劳试样，首先采用准原位电子背散射衍射（EBSD）和滑移迹线法研究其在单向纯扭转载荷下，剪切应变（γ）为0.5%、1%、2%、4%时的变形机理。然后选取0.42%、0.887%和1.732%应变幅来研究其低周扭转疲劳的力学性能，之后用准原位EBSD和迹线法对比分析该合金在低应变幅0.42%和高应变幅1.732%下的变形机理和断裂模式，最终得出如下结论：
　　①AZ31镁合金在单向纯扭转过程中的变形机理为：基面滑移（γ≤1%）→基面滑移＋少量的{10(-1)2}拉伸孪生（γ=2%）→基面滑移＋{10(-1)2}拉伸孪生（γ=4%）。
　　②AZ31镁合金在0.42%和1.732%应变幅控制下的扭转疲劳中有孪生-退孪生现象出现。应变幅为0.42%时，变形机理以基面滑移为主，有少量的{10(-1)2}拉伸孪晶产生，且疲劳失效后微观组织中出现滑移和孪生迹线的晶粒百分数分别为72.7%和7.3%。应变幅为1.732%时，变形机理为基面滑移+{10(-1)2}拉伸孪生，循环失效后有滑移和孪生迹线的晶粒百分数分别为92.4%和88.7%。
　　③应变幅为0.42%时，疲劳失效后，大部分微裂纹沿着驻留滑移带（PSBs），一些微裂纹沿着晶界（GBs），晶粒中PSBs对应的施密特因子（SF）越大，越易沿着该PSBs萌生微裂纹。应变幅为1.732%时，循环失效后，微裂纹主要沿着晶界（GBs）和孪晶界（TBs），且主要沿着GBs扩展，晶粒中孪晶对应的SF越大，越易在该孪晶界处萌生微裂纹。
　　④对于低周扭转疲劳中产生的GBs型微裂纹来说，其相邻晶粒间的取向差角（Φ）值较大，相邻晶粒中的滑移和（或）孪生间的几何协调因子（m）值较小。