0I:10.13374/j.1ssn1001053x.1997.01.001 第19卷第1期 北京科技大学学报 Vol.19 No.1 1997年2月 Journal of University of Science and Technology Beijing Feb.1997 金属材料热机械疲劳试验研究的现状 王建国 王连庆 唐俊武 北京科技大学新金属材料国家重点实验室，北京100083 摘要详细论述了金属材料的热机械疲劳试验与研究现状，分析了金属材料的热机械疲劳特性， 讨论了热机械疲劳试验方法，并提出了目前热机械疲劳试验与研究中存在的问题，以及热机械疲 劳研究领域的研究方向， 关键词热机械疲劳，疲劳寿命，疲劳性能 中图分类号TG111.8 早在1973年著名疲劳专家A.K.Miller就提出热机械疲劳试验对透平机的寿命预测是一 种最基本的手段，通过模拟温度和应变的循环（相位不一定为同相位），可以演示在温度循环 下材料的塑性性能、屈服特性、应力松弛和包氏效应等现象，并提出材料在热机械疲劳下的应 力一应变滞后回线，可以用拉伸和蠕变试验数据为基本参数建立数学模型对其计算.1975 年日本京都大学Shuji Taira教授总结了金属材料热机械疲劳试验标准方法.但上述研究都仅 限于简单应力下的热机械疲劳.1984年6月美国宇航局开始致力于高温合金材料多轴应力状 态下的热机械疲劳行为研究 80年代后期，由于试验设备与技术的发展，使得热机械疲劳试验研究工作在国际上得以 普遍展开.1995年5月在芬兰首次召开了国际热机械疲劳学术会议，就热机械疲劳试验方法、 力学行为和寿命预测等问题进行了讨论.然而，在试验技术方面，由于热机械疲劳试验难度较 大，又因设备的差异，很难实现各国试验方法的统一.目前，在国际化标准组织SO中虽然设 置1个小组专门进行有关热机械疲劳试验方法的研究工作，但至今还未看到热机械疲劳试验 方法的有关标准， 我国对热机械疲劳的研究起步较晚，从事这项研究工作的学者也不多.1985年冶金部钢 铁研究总院和北京科技大学先后从美国MTS公司引进了先进的热机械疲劳试验系统，为了 实现试验方法的统一和试验数据的可比性，1989年由冶金部钢铁研究总院、北京航空材料研 究所和北京科技大学组成编制组，制定金属材料轴向热机械疲劳试验方法国家标准，并通过 了鉴定四，但由于经费的限制，该领域的研究成果甚少， 1 热机械疲劳特性 1.1滞后回线形状 在热机械疲劳试验过程中，随着控制应变量和温度的变化，材料在变形过程中的力学性 1996-09-22收稿 第一作者男39岁高级工程师第 19 卷 第 1期 1 9 9 7年 2 月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U n iv e sr i yt o f S e i e n e e a n d T e e h n o l o gy B e ij in g V 0 1 . 1 9 N O 一 1 F e b 。 1 9 9 7 金属材料热机械疲劳试验研究 的现状 王 建国 王 连庆 唐俊武 北京科技大 学新金 属材料 国家重点实验室 . 北京 10 0 83 摘要 详细论述 了金属材料 的热机械 疲劳试验 与研究现状 , 分析了 金属材料 的热机械疲 劳特性 , 讨论 了热机械疲劳试验方法 , 并提出 了目前热机械疲 劳试验与研究 中存在 的间题 , 以 及热机械疲 劳研究领域 的研究方 向 . 关健 词 热机械疲劳 , 疲 劳寿命 , 疲劳性 能 中图分类号 T G l l l . 8 早在 1 9 73 年著名 疲 劳专家 A . K . M il er 就提 出热 机械疲 劳 试验 对透平 机的 寿命预 测是 一 种 最基本 的手段 , 通 过模 拟 温度 和应 变 的循 环 (相位 不 一定 为 同相 位 ) , 可 以 演示 在 温度 循环 下 材料 的塑性性 能 、 屈服 特性 、 应力松 弛 和包 氏效 应等 现象 , 并提 出材料 在 热机械疲 劳 下的应 力 一应变 滞后 回 线 , 可 以 用拉 伸 和蠕 变 试验 数 据 为基 本参数 建 立数 学模 型 对其 计算 l[] . 1 9 7 5 年 日本京 都大 学 s h uj i T a ir a 教授 总结 了金 属材料 热机 械疲 劳试 验标 准方法 . 但上 述研 究都仅 限于 简单应力 下 的热机械 疲 劳 . 19 84 年 6 月 美 国宇航 局开始 致力于高温合金材料 多轴应力状 态下 的热机 械疲 劳行为研 究 . 80 年代后期 , 由于 试验设 备与技 术 的发 展 , 使得 热 机械 疲 劳试验 研 究工作 在 国际上 得 以 普遍 展开 . 19 9 5 年 5 月在芬 兰首次召开 了国际热 机械 疲劳学 术 会议 , 就 热机 械疲 劳试验 方法 、 力学行 为和 寿命预测等 问题进 行 了 讨论 . 然而 , 在 试验技 术 方面 , 由于 热机械 疲劳 试验 难度 较 大 , 又 因设备 的差 异 , 很难 实现各 国试 验方 法 的统 一 目前 , 在 国际化标 准 组织 15 0 中虽然设 置 l 个小 组 专门进行 有 关热机 械疲 劳试 验方 法的研 究 工作 , 但至 今还 未看 到热机 械疲 劳试 验 方法 的有关标 准 . 我 国对热机 械疲 劳 的研究 起步 较 晚 , 从 事这 项 研究 工作 的学 者也 不多 . 19 8 5 年冶 金部 钢 铁研 究总 院和 北京科技 大学 先 后从美 国 M T S 公 司引进 了先进 的 热机 械疲 劳 试验 系 统 . 为 了 实现 试验方 法 的统一 和试 验数据的可 比性 , 1 9 89 年 由冶金部 钢 铁研究总院 、 北 京航空 材料 研 究所 和北 京科 技大 学组 成编 制 组 , 制定 金属 材 料轴 向热机 械疲 劳试验 方法 国家标 准 , 并通 过 了鉴 定 21[ . 但 由于经 费的 限制 , 该 领域 的研究 成果 甚 少 . 1 热机械疲劳特性 1 . 1 滞后 回线形 状 在热机械 疲 劳试 验过 程 中 , 随着控 制应 变 量 和温 度 的变 化 , 材 料 在变 形过 程 中的 力学 性 1 9 6 一 o 一 2 收稿 第一 作者 男 39 岁 高级工 程 师 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1997. 01. 001