5.3.1加热系统应能提供系列TMF试验的最大加热和冷却速率。 5.3.2为了减小直接感应加热系统产生的试样径向温度梯度，建议选择频率足够低的发热装置（一般 在几百kHz范围或更低）。这将有助于减小加热过程中的趋肤效应。 5.3.3试验过程中应使用热电偶、高温计、红外测温装置或其他温度测量装置测量试样温度。 5.3.4对于热电偶，应保证其与试样的直接接触，并且不会在触点处发生失效。 注：常用的附着方法是在标距外点焊或捆绑和压套的方法将热电偶固定在试样表面上， 5.3.5如果用光学的高温计测量标距部分的温度，应采取措施标定出试验持续过程中试样热辐射可能 的变化。可行的方法包括双色高温计和试样表面预氧化处理

注：常用的附着方法是在标距外点焊或捆绑和压套的方法将热电偶固定在试样表面上 5.3.5如果用光学的高温计测量标距部分的温度，应采取措施标定出试验持续过程中试样热辐射可能 的变化。可行的方法包括双色高温计和试样表面预氧化处理

5.4.1推荐采用能进行数字采集和处理力、变形、温度和循环数据的自动化系统。数据点的 应能够确保滞后迥线尤其是反转区域的正确表征。不同的数据采集方法将会影响每一迥线所 点数。一般每一迥线需要200点。

5.4.2也可选择其他能够测量相同数据的模拟系统给水标准规范范本，但应包括：

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5.4.3记录仪可以用能以照片或模拟形式重现记录信号的存储装置取代。这些装置记录信号的速率 应大于记录仪的最大转动速率，并且允许暂存的记录随后以较慢的速率回放

5.5.1试验机和其控制及测量系统应定期进行检查。特别是以下每一个传感器和其相关的电器应作 为一个单元校准： 力测量系统应按照GB/T16825.1和GB/T25917进行校准； 一应变测量系统应按照GB/T12160进行校准； 一温度测量系统应按照JJG617进行校准； 热电偶应按照JJG141或JJG351进行校准。 5.5.2每次一系列试验之前应检查引伸计的原始标距，应利用分流电阻或其他合适的方法对测力头和 引伸计进行确认，并且对热电偶或高温计确认

总的试样弯曲由加载系统的不对中弯曲和试样的不对称弯曲组成。为了减小由于试样产生的 应仔细控制试样的儿何偏差

6.1.2.1TMF试验中试样的标距段代表了被测材料的一部分，试样的外形尺寸不应影响结果的使用。 式样的平行长度应大于引伸计的标距，但不应超过L。十（d/2），应尽量减小在引伸计标距长度外失效 的可能性。试样的外形尺寸应满足下列条件： 能够提供均匀一致的圆柱标距部分； 尽量降低压缩弯曲的风险，避免失效产生在试样的过渡圆弧部分； 确保应变在试样整个标距部分均匀分布； 引伸计在没有于扰和滑动情况下测量应变。 6.1.2.2考虑到以上这些要求，以及一些实验室的大量经验和不同类型试样计算得到的结果，典型试样 见参考文献[1]、[2]、[3]、[9]和[10])的尺寸（见图1～图6，这里L。/d>2)可按表2规定。如果能够 保证标距长度上的应力、应变和温度分布均匀，也可以选用其他截面尺寸和标距的试样

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6.1.2.3试样的通用公差应符合以下3项规定（这些指标应使用与轴或参考平面相关的形式来表达。）： 平行度≤0.005D； 同轴度≤0.005D； 垂直度≤0.005D。 6.1.2.4 应根据试验机的功能选择试样的端部连接方式，推荐的端部连接方式如下： 光滑圆柱连接（液压锁紧）； 扣端连接方式。 6.1.2.5夹持装置应确保试样的定位及轴向的同轴度，它们之间不允许有间隙。夹持装置的设计应根 据试样端部的具体情况而定，图1～图6列举了几个示例。 6.1.2.6通常不推荐靠螺纹对中的连接方式。 6.1.2.7 对于最高温度不超过800℃的热机械疲劳试验，本标准推荐采用图5所示的总长度不小于 120mm的圆柱试样；对于最高温度超过800℃的热机械疲劳试验，本标准推荐采用图6所示的总长度 不小于160mm的圆柱试样

图1圆柱光滑TMF管试样

图2圆柱螺纹TMF管试样3

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图3圆柱光滑TMF管试样3

6.1.3.2管状试样比圆柱试样在减小径向温度梯度上有优势 6.1.3.3为了能代表材料的微观结构，试样壁厚应足够厚。 6.1.3.4通常情况下，为满足薄壁试样判据，管状试样的平均直径与壁厚的比应当在5～30之间。为了 避免在轴向大应变范围时试样发生屈曲，设计试样时推荐取该范围的低值

6.1.4.16.1.2的内容通常也适用于矩形试样。为了避免屈曲问题，相关试验需要规定其形状和固定 方式。 6.1.4.2夹持系统可能需要采用平板机械或液压的夹具。然而，为了保证试样在前后和左右两个不受 约束自由度的准直，要求额外测量夹具的平行平面 6.1.4.3通常为了避免在夹持部分发生失效，应减小标距范围的试样宽度。有一些应用，为避免失效发 生在夹持部分，需要在端部贴片，以增加夹持部分的厚度

对任何为表征材料内在特性而进行的热机械疲劳试验，遵循6.3～6.7中给出的建议是重要的。如 果试验的目的是确定某些独立因素的影响（表面处理、氧化等），可以不符合这些要求，但应在试验报告 中子以注明，

试样加工过程产生的残余应力可能会影响试验结果。残余应力可能来源于加工过程中的热梯 料变形相关的应力或显微结构的变化。高温试验时残余应力影响较小，因为它们在开始的热循环

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已部分或全部释放。然而还是要在加工最终阶段通过适当的方法减小其影响，尤其是在最终的抛光阶 段。对于较硬材料，首选以下磨削方法而不是刀具加工（车或铣）。 一研磨：在离最终尺寸还差0.1mm时，应以每道工序不超过0.005mm的速率研磨； 抛光：对于最终的0.025mm，用逐级降低粒度的砂纸对试样进行抛光；建议最后的抛光方向平 行于试样的轴向； 管状试样应仔细加工内孔

6.3.2材料显微组织的

升和变形硬化有关。温升和变形硬化可能造成试样发生相变或更 常见的表面再结晶，直接的后果是被测材料原始状态的改变，使试验结果无效。因此应采取足够的措施 避免此类情况的发生

某些元素或化合物的出现会破环有些材料的力学性能。典型的例子是氯元素对钢材或钛合金的 因此应避免使用含这类元素或化合物的产品（切削冷却液等）。建议保存试样之前去除试样表面 污并清洗干净

6.4.1半成品或构件试验材料的取样操作可能对试验结果产生重要的影响。因此取样时需

6.4.2如适用.试验报告应附有一张取样图，并应清楚地标明：

如适用.试验报告应附有一张取样图，并应清费

各个试样的位置； 半成品的加工方向特征（例如轧制、挤压方向等）； 各个试样的标记。 6.4.3建议试样在整个准备过程都要有唯一性标识。标记方法可以任意选取，只要在加工过程中不容 易消失和不影响试验结果

6.5.1试样的表面状态会对试验结果产生影响。这种影响通常与如下一条或儿条因素

试样的表面粗糙度； 存在残余应力； 一材料显微组织的变化； 一污染物的介人。 6.5.2遵从以下建议可以将上述因素的影响降至最低。 6.5.3试样的表面状态质量通常用表面粗糙度或同等意义的参量表征（如，十点的粗糙度或不平度的 最大高度）。这一数值对于得到的试验结果的重要性在很大程度上与试验条件有关，试样的表面腐蚀或 非弹性变形会降低其影响。 6.5.4：建议任何试验条件的试样平均表面粗糙度Rz小于0.2um（或其等效值）。 6.5.5另一个不在表面粗糙度中的重要参量是存在于局部的机械划痕。加工的最后工序应去除所有 横贯载荷方向的划痕。建议在磨削之后对试样进行纵向抛光。在低倍（约20倍）下检查试样应没有横 向的划痕

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6.5.6如果在试样表面粗加工完成后再进行热处理，应在热处理后对试样表面进行抛光。如果不能抛 光，则热处理应在真空环境或情性气体保护条件下进行，以避免试样的氧化。同时建议进行去除应力。 6.5.7热处理应不改变被测材料的显微结构特征。热处理及机加工的详情应在试验报告中注明。

6.7样品的存放和处置

6.7.1试样制备后的存放应防止任何损伤（接触刮伤或氧化等）。建议采用单独的盒子或带封头的管 保存试样。在一些特定情况下，有必要将试样存放在真空瓶或者放有硅胶的干燥器中。 6.7.2应尽量减少对试样的拿取操作。 6.7.3对试样进行标记时应特别小心。最好在试样的两端标记试样，以便试样断裂后每段试样都可以 被识别。

TMF试验本身是一种复杂的试 以下合适的环境下进行： 恒定的环境温度； 一最小的大气污染（如灰尘、化学蒸汽等）； 没有能够影响试验机控制和数据采集的外部电信号； 最小的外部机械振动

试样应安装就位并以最小外力夹紧，应注意在安装接触式引伸计时，不应划伤试样标距部分外表 状试样包括内表面）

7.3.1温度循环在整个试验过程中应保持稳定。在整个试验过程中保持稳定的温度循环的重要性见 参考文献[4]。 7.3.2在零载荷条件下温度相对于热应变循环的任一给定温度点T，e产生的滞后不应大于相应的热 应变范围△小的5%。 7.3.3整个试验期间，控温装置（例如热电偶）在循环内任何给定时刻显示的温度不应超过士5℃或稳 定温度（即已建立温度的动态平衡）范围值的1%，取其大者。 7.3.4整个试验期间，非控温传感器在循环内任何给定时刻显示的温度不应超过稳定温度值的土3℃

.1TMF试验开始加载之前，轴 度梯度应该在零载荷热循环条件下测量并优 距部分热循环的温度梯度应当与TMF试验的循环相同

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7.5.1机械应变的循环波形应在整个试验过程中保持恒定。 7.5.2机械应变em=ett一eh，在循环的任一时刻不应偏离机械应变范围要求值的2%。机械应变范围 的要求值根据总应变和补偿热应变之间的差得到。机械应变和温度都应在整个试验期间保持循环稳 定，在整个试验过程都能保持同步，不允许有累积误差

为了得到需要的机械应变，应当在试验中主动补偿由于温度产生的热应变

的目的是在循环内的给定点提供足够精确的热应变补偿，并由此准确地控制机械应变。常用自 方法在7.6.2.2和7.6.2.3中给出。

7.6.2.2 方法1

试验开始前通过记录（在零负荷下）热应变的自由胀作为试样温度的函数补偿热应变。这里的温 度循环应与随后的热机械疲劳试验的温度循环相同。这些补偿可以拟合成适当的代数方程或函数段 典型的一个升温部分的函数、一个降温部分的函数），其中温度是独立变量。这些函数关系之后用于计 享真实热机械疲劳试验即时的补偿应变。补偿关系可以用式（1）表示

式中：T为t时刻的温度。

Em=e.(t)+en(T)

试验开始前通过记录在零负荷下热应变的自由膨胀量作为循环时间的函数补偿热应变。 这里白 盾环应与随后的热机械疲劳试验的温度循环相同。这些记录值在循环期间相应的时间被调用。

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b）反相位TMF试验（Φ=18(

机械应变与温度同相位和反相位的TMF试验原理

的循环周期，这样在试验过程中机械应变范围的变化必将导致机械应变速率的变化。建议同一系 机械应变的速率变化不应超过5倍

除非为了研究起始加载影响，所有同系列的试验都应在相同的起始机械应变方向（拉或压）上开

7.9.1.1模量检查

7.9.1.1模量检查

应至少检查室温和循环最高温度上的拉伸和压缩模量值，参见附录B，确保引伸计没有滑动并处 好的工作状态。这样确定的模量值不应超过已知模量值的5%，如果模量值超过已知模量值的10 能继续进行试验

7.9.2TMF机械应变开始加载

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应变值时（例如R，>0），机械应变应逐渐接近它的最小绝对值，循环中所对应的温度一达到这点，立即 开始加载给定相位的热机械疲劳循环。对于总应变幅较天的试验，为了防止过冲，可经过儿个循环后逐 渐将机械应变增加到试验所需的应变幅。对于呈现不连续屈服现象的材料可能也需要这样逐渐增加应 变幅

应监控整个试验过程的试样温度和总应变等控制变量。机械应变应按7.5所述的要求进行控制： 试验温度条件应按7.3所述的要求控制

7.11.2拉力的下降

当试验力下降到稳定的峰值拉力的某一规定值（常在5%～50%之间）认为试样失效，或对连续软 化材料，试验力下降到某一偏离峰值拉应力随循环变化直线的值

见7.13），做试样表面的复型，例如使用醋酸纤维膜。随后对膜检查连接起来的表面裂纹，当观察到的 最大裂纹长到规定的长度（一般在0.1mm~1mm之间）时，判定为失效

7.12.1当满足选定的试验结束条件时终止试验。为了减小试样和裂纹表面的腐蚀和氧化，以便试验 后的检查，只要试验终止，应当立即停止加热。如果失效判据不是试样断开，应尽力确保终止试验期间 不要过载。 7.12.2建议对失效试样进行后续的金相和断口分析。由此确认各种失效机理，并助于了解判废试验 结果的非正常现象。

当技巧的例子 7.13.2在中断应变控制的TMF试验之前，记录最后3个循环的最大和最小力。试验中断之后，将试 羊冷却到室温之前记录几个自由的热循环（在零载荷控制下）并注明最大最小应变值。热应变范围不应 改变，但由于标距的改变可能会漂移。卸除引伸计之前应记录室温应变值，并标记引伸计在试样上的位 置。试样复形和仔细地重新安装试样之后，引伸计应安装在相应标记的位置，手工调节到引伸计卸除之 前相同的应变值。然后重新开始热循环，热应变应与先前记录的切断机械应变后的应变值一致。调整

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引伸计直到与热应变符合。重新启动时的力值应与中断试验之前的相一致。可用引伸计小量微调帮助 达到先前的力值

至少绘制典型循环的应力、机械应变、温度与时间的关系图，以及机械应变与应力、温度的关系图

8.3.1TMF寿命的确定

对同一系列试验采用详细规定的相同失效判据进行判定

至少应建立循环寿命和施加的机械应变范

至少应建立循环寿命和施加的机械应变范

试验报告应包括研究目的全部信息，指出明确目标

态，例如工艺过程、热处理等：微观结构/晶粒 和硬度：试样信息

试样的设计图应该与试样的准备过程资料同时提供

9.4试验装置的具体情况

根据要求提供下列信息： 加载链包括载荷传感器类型、大小和等级，试样的夹持装置； 试验机包括机架的大小和系列号，驱动器的型号、大小及控制器的类型； 试验控制和数据采集系统，包括所有的数字和模拟控制器、记录仪和数据记录设备； 加热和冷却系统，包括专用的种类和型号； 温度测量热电偶或高温计的类型和具体构造； 引伸计的类型、标距长度、适用范围和级别

如有要求应提供下列信息，其中可能涉及常规知识产权的问题： 试样同轴度的校验方法和结果：

热应变补偿技术和结果，例如方法1或方法2.见7.6.2； 试验开始技术； 试验中断技术。

9.6试验终止技术包括失效的定义

应报告结束试验的方法包括失效的判据

9.7与规定的试验误差或推荐方法的偏离

应报告所有对规定的试验允许差或推荐过程的偏离。

9.9.1单个试验结果的表达

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单个试验结果的表达应包括应力、总应变输出、温度和热应变与时间的函数关系图，以及典型循环 的滞后线，机械应变对应力和温度的关系图。附录A是典型的图形。还应包括下述直到失效的每 个记录的循环的最大与最小应力、总应变输出和温度

9.9.2系列试验结果的

系列试验结果的表达取决于试验研究目的。通常包括对手每个温度范围和循环类型（如同相位和 支相位），寿命（寿命分数n/N）与最大应力、最小应力和非弹性机械应变范围的关系图。另外还应包 括每组材料弹性模量与温度的关系图，每根试样热应变与温度的关系图。表3列出系列试验报告的典 型数据

变压器标准规范范本表3系列试验的典型数据

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探伤标准图A.1TMF循环类型的定义5

图A.2典型的同相位和反相位回线6

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