针对气缸盖内壁热场数据重复率高、冗余大导致的小采样率下影像难以重构的问题，利用多个单尺度重构影像的融合，提出一种适用于小样本的气缸盖内壁热疲劳损伤检测方法。该方法首先通过对不同尺度下内壁热场散斑图案与其外壁总辐射能的关联运算，来获得缸盖内壁的多个重构影像，然后利用图像融合技术对不同尺度下的内壁重构影像进行融合，获得缸盖内壁的融合影像。通过对不同采样率下内壁影像重构结果的对比分析，说明了所提方法在小采样率影像重构中的优势。同时，还讨论了不同融合权重系数对融合影像的影响。实验结果表明：所提方法可在较低采样率下实现对内壁热疲劳损伤区域的检测；当采样次数为500时，较传统关联方法，所提方法的峰值信噪比和对比度分别提升了9.62%和26.13%；此外，所提方法在延缓重构影像质量下降方面也有独特优势，有效打破实际工程中数据获取有限所导致的热疲劳损伤检测无法实现的困局。

对比封装体不同的热疲劳寿命预测模型，选择适用于微弹簧型陶瓷柱栅阵列(CCGA)封装的寿命预测模型，并对焊点的热疲劳机制进行分析。利用Workbench对焊点进行在温度循环载荷作用下的热疲劳分析。对比不同热疲劳寿命预测模型的结果，表明基于应变能密度的预测模型更适用于微弹簧型CCGA。随后对等效应力、塑性应变、平均塑性应变能密度和温度随时间变化的曲线进行分析，结果表明，在温度保持阶段，焊柱通过发生塑性变形或积累能量来降低其内部热应力水平，减少热疲劳损伤累积；在温度转变阶段,焊柱的应力应变发生剧烈变化，容易产生疲劳损伤。

我国西北地区日、年温差大, 混凝土经历着温差产生的热疲劳劣化。保持环境湿度恒定, 在20 ℃、30 ℃、40 ℃温差下开展两种强度等级的混凝土热疲劳试验, 测定其抗压强度、劈裂抗拉强度等宏观性能变化规律; 通过超声无损检测技术和压汞试验测定微观结构。结果表明: 热疲劳劣化效应明显, 随循环温差的增大和循环次数增加, 混凝土强度下降明显, C40混凝土下降幅度大于C25混凝土, 且劈裂抗拉强度较抗压强度对热疲劳作用更敏感; 超声波速呈减小趋势, 说明混凝土内部裂隙缺陷增多; 同一循环温差下, 混凝土的孔隙率、孔隙总体积、平均孔径、中值孔径、最可几孔径随温差循环次数增加而增大, 孔隙总表面积减小, 孔隙结构表现出粗化的特征且呈劣化的趋势, C40混凝土的孔隙率小于C25混凝土, 但其孔隙率相对变化值更大, 从微观层面揭示了混凝土在热疲劳作用下强度损伤的内在原因。

采用激光选区熔化技术制备24CrNiMo合金钢,研究不同扫描策略下成形件的显微组织、相组成和热疲劳性能。结果表明:24CrNiMo合金钢的显微组织由粒状贝氏体、马氏体和少量残余奥氏体构成。不同扫描策略下成形件的相组成均为α-Fe和少量γ-Fe,扫描策略对成形件相组成的影响较小。与旋转扫描策略相比,0°直线扫描策略下晶粒的生长具有较强的取向性;旋转扫描策略改变了相邻层间的散热方向,破坏了晶粒的外延生长模式,晶粒取向随机,显示出弱织构;0°直线扫描路径与热疲劳缺口的方向平行时,该扫描策略下的成形件具有最大的裂纹扩展速率,最终裂纹长度可达到1162 μm。热应力和氧化作用是热疲劳裂纹扩展的重要原因。

为改善制动盘的热疲劳性能，本文在制动盘用铸钢材料表面激光熔覆了一层铁基涂层，然后采用光学显微镜和扫描电子显微镜等分析了熔覆层及基体材料在热疲劳过程中的裂纹扩展速率、组织形貌演化等。结果表明：激光熔覆层组织存在严重的偏析；在热循环过程中，过饱和的M₇C₃型碳化物成为热疲劳裂纹的快速扩展通道，使熔覆层极易发生脆性断裂，从而导致熔覆层试样的热疲劳性能极差；对熔覆层试样进行850 ℃/5 h的热处理工艺，可以使元素均匀分布，消除枝晶偏析和内应力，而且可使M₇C₃转变为高温性能较为稳定的M₂₃C₆，大幅提升熔覆层的热疲劳性能；热处理熔覆层试样在2000次的热疲劳试验中未发现宏观裂纹，其热疲劳性能远远优于基体材料。

以Nd∶YAG连续激光为热源，激光扫描加热铸轧辊套材料32Cr3Mo1V表面，接触冷却样品背面，进行了热疲劳性能测试。用集**数法测量了不同表面粗糙度和氧化状态下材料的激光吸收率，并数值计算模拟了样品表面的温度循环和压应力状态。结果显示，热循环1000周次后，在样品表面烧蚀坑和粗大磨痕处均出现裂纹。1000~2000周次热循环范围内，裂纹长度与热循环次数呈线性关系。由于测试中忽略了铝铸轧过程中辊套承受的机械应力和铝液对辊套的作用，测得的辊套裂纹扩展速率为实际值的一半。

针对热作模具用H13钢工况下易产生热疲劳失效的问题,采用Nd: YAG激光器在H13钢表面制备Co基合金涂层。利用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪,对涂层组织、合金元素分布及物相组成进行检测。利用显微硬度计和热震实验法,测试热疲劳对Co基合金涂层和淬火回火态H13钢硬度影响。结果表明,Co基合金涂层从底部到表层,依次为平面晶、胞状晶、树枝晶和等轴晶。Co基合金涂层物相主要由γ-Co和M23C6相组成,热疲劳后涂层表面形成M2O3和M3O4(M=Fe,Co,Cr)氧化物。Co基合金涂层硬度最高可达706HV0.2且呈梯度降低; 热循环1000次后,Co基合金涂层表面硬度降低24.4%,H13钢表面硬度降低37.7%,Co基合金涂层硬度下降幅度低于H13钢。热循环1000次后,Co基合金涂层表面未发现明显热裂纹,H13钢表面形成大量网状热裂纹。Co基合金涂层中,Cr元素形成致密Cr2O3氧化膜使其热疲劳性能优于H13钢。

为实现航空钛合金关键结构的改性去应力修复，在钛合金表面Nd:YAG激光制备了梯度改性修复层，扫描电镜(SEM)观察了微观组织，用能谱分析仪（EDAX）分析了元素成分和含量，测量了抗热震和热疲劳性能。结果表明，修复层微观组织主要为粗大和不完整的树枝晶、相对较细小的等轴和近等轴晶及细小短纤维状形态；随Cr3C2含量增加，树枝晶的数量、大小均呈上升趋势。梯度修复层比传统复合涂层具有更优异的抗热疲劳和热震性能。修复层表面氧化膜均匀致密，主要为连续的短纤维状组织，Ti600基体的氧化膜主要为疏松的金红石结构的颗粒状TiO2晶粒，以多面体规则形状堆垛，且晶粒粗大。

活塞激光热负荷就是通过光学转光片改变激光在空间的能量分配比例。结合活塞激光热负荷试验工况,建立了活塞激光热负荷应力场模拟数学物理模型,模型中考虑了材料的热物性参数随温度的变化。结果表明:由于活塞顶凹坑位置靠近通油孔,导致其应力波动幅值比激光辐照区域大;活塞凹坑、通油孔和靠近活塞顶面的活塞内腔由于和冷却介质直接接触,是活塞激光热负荷易损伤区域。试验验证了活塞易损伤区域与数值模拟一致,说明了模型的有效性。

采用CO2激光器对珠光体基体的球墨铸铁表面进行了点状合金化处理。设计了激光合金化点的分布方案，研究了强化层的组织和性能，对激光处理后的试样进行了热疲劳实验。结果表明，预置TH-2A型C-Si-B-RE合金化涂层，选择适当的激光辐照参数，可以获得表面光洁、硬度高、无裂纹的合金化层。热疲劳实验的循环温度为700 ℃至25 ℃，加热90 s，冷却10 s，共循环90次。实验发现，激光合金化点及其热影响区(HAZ)以外表面区域的热疲劳裂纹萌生主要与石墨球的存在及其圆整度有关，基体中裂纹的扩展在点状合金化区周围受到阻滞。合金化区内热疲劳裂纹同样在合金化区与热影响区的宏观界面被阻滞。热影响区内裂纹萌生主要与热循环过程中产生的氧化物有关，热影响区内极为细化的珠光体团有效地阻滞了裂纹并迫使其只能沿晶界缓慢扩展。