国家标准计划《金属材料 疲劳试验 力控制热机械疲劳试验方法》由 TC183（全国钢标准化技术委员会）归口，TC183SC4（全国钢标准化技术委员会力学及工艺性能试验方法分会）执行 ，主管部门为中国钢铁工业协会。

主要起草单位 钢研纳克检测技术股份有限公司 、冶金工业信息标准研究院 、深圳万测试验设备有限公司 、上海申力试验机有限公司等 。

本标准修改采用ISO国际标准：ISO 23296:2025。

采标中文名称:金属材料 疲劳试验 力控制热机械疲劳试验方法。

根据《“十四五”推动高质量发展的国家标准体系建设规划》第三部分关于优化国家标准供给体系的第五条瞄准国际先进标准提高国家标准供给水平。

提出“推动重点领域先进适用国际标准及时转化为国家标准，提高国际标准转化率。

” 本项目属于BBF疲劳试验-BBFC蠕变/热交变疲劳试验，燃气涡轮叶片的热/机械复合疲劳故障是航空发动机服役期间最主要的失效类型之一，是影响发动机涡轮叶片使用寿命的主要因素。

涡轮叶片的使用寿命不仅受到高、低周循环载荷的影响还受到高温蠕变和持久强度的影响，因此，其寿命对温度有很高的敏感性。

且由于高压涡轮工作叶片恶劣的工作条件及复杂的零件结构使得对其进行载荷分析、试验验证和设计校核都存在很大的技术难度。

如果发动机叶片或部件在实际工作中的载荷工况可以在实验室环境中模拟出来，则大量的试验和验证就可以在耗资不多且几乎没有风险的实验室条件下完成。

目前在美国NASA的研究体系中主要对发动机材料和模型构件进行热/机械复合疲劳试验研究。

热机械疲劳（TMF）测试方法是在20世纪70年代早期开发的，用于在实验室中模拟材料在服役环境下的力学行为，如涡轮叶片等。

热机械疲劳测试属于可以在实验室中进行的最复杂的机械测试方法之一。

热机械疲劳产生的是在不同的热载荷和机械载荷下引起的循环损伤。

当一个试样受到温度和机械应变相位作用时，被称为应变控制热机械疲劳。

ASTM E2368和IS0 12111均为应变控制的TMF方法。

然而，这些方法标准不允许使用不需要补偿自由热膨胀和收缩的试样。

然而这些方法不允许使用不需要补偿自由热膨胀和收缩的试样，由于循环温度的影响，应变控制热机械疲劳在循环过程需要考虑热应变的变化，这无疑一定程度上增加了误差来源并且应变控制疲劳极大限制了试样的尺寸类型，尤其是包含缺口的试样等。

此外，在力控制的TMF测试中，试样有时会以一种与棘轮有关的方式失效。

在这种条件下，力控试验和应变控制试验之间的疲劳寿命和断裂模式存在显著差异。

这种效应会导致误导性的测试结果，反过来可能导致材料行为的分歧。

因此，为了更好地研究材料的热机械疲劳性能，一个单独的力控制热机械疲劳测试方法是至关重要的。

本标准将涵盖单轴加载力控制条件下材料TMF性能的测定。

热机械疲劳循环定义为试样试验，其中温度和力振幅波形在试样标距或试验段上同时变化并独立控制。

通过一系列此类试验，可以建立作用力与失效循环次数之间的关系。

本标准拟修改采用IS0 23296:2022，其具体目的是为使用各种几何形状试样和执行力控制TMF试验的协调程序提供建议和指南。

本标准适用于应力和/或力控制热机械疲劳试验。

根据本标准，可以施加力或应力两种形式的控制。

本标准规定了确定TMF性能所需的试验设备、试样、试样制备、热电偶的安装、试样的加热和冷却、温度测量、试样温度一致性的检验、加热炉的定位、力或应力波形的优化、温度和力的优化、用于观察应变棘轮效应的引伸计的安装、试验程序和试验结果展示以及断后试样表面的检查。

目前有关热机械疲劳试验方法的标准有：GB/T33812-2017 《金属材料 疲劳试验 应变控制热机械疲劳试验方法》ASTM E2368: 2017和IS0 12111:2011均为应变控制热机械疲劳试验方法。

另外，国内刚刚发布的GB/T 40410-2021《金属材料 多轴疲劳试验 轴向－扭转应变控制方法》和GB/T 41154-2021《金属材料 多轴疲劳试验轴向-扭转应变控制热机械疲劳试验方法》。

目前ISO 23296关于金属材料-疲劳试验-力控制热机械疲劳试验方法已经实施，标准中规定了在单轴加载力控制条件下材料的热机械疲劳性能的测定。

在试样标距内或工作部分温度和力的振幅波形同时变化和独立控制的试验定义为热机械疲劳循环。

通过一系列这样的测试来建立所施加的力和导致失败的循环次数之间的关系，并通过使用各种几何形状试样准备和执行力控制的热机械疲劳测试的统一程序提供建议和指导。

对于包含缺口特征试样规格以及热电偶的布置也做了简单的概述，但还有很多验证工作并未展开，很多基础数据待补充和验证。

本拟制定标准规定了用于应力和/或力控制的热机械疲劳（TMF）测试。本标准规定了确定TMF性能所需的试验设备、试样、试样制备、热电偶的安装、试样的加热和冷却、温度测量、试样温度一致性的检验、加热炉的定位、力或应力波形的优化、温度和力的优化、用于观察应变棘轮效应的引伸计的安装、试验程序和试验结果展示以及断后试样表面的检查。并在附录中详细地介绍了包含缺口特征试样热电偶的安装位置以及数量，以此来验证温度的均匀性；同时还介绍了其他监测温度的方法：红外热成像仪以及高温计。