在实际工程应用中,疲劳损伤在汽车、飞机以及轮船的部件中经常存在。疲劳破坏给人们的生活和生命造成很严重的影响。所以,在机械设计中,必须首先清楚材料的疲劳性能,但是由于传统疲劳试验要花费大量时间和财力,材料的疲劳性能并非容易获得。定量红外热像法是解决此矛盾的有效方法,经过30多年的发展,定量红外热像法作为非接触、非破坏、快速和全局实时测试方法被广泛地用于金属材料的疲劳性能研究。在金属疲劳的高周疲劳过程中,材料的局部微塑性变形往往导致材料的局部温度变化。这一温度变化信号可以被考虑作为材料的疲劳损伤的一项重要指标,并且它已经被广泛地用于评估金属材料的疲劳损伤性能。在本文中,定量红外热像法将被应用于研究金属材料的疲劳损伤性能。基于两项疲劳损伤指标模型,对无处理过的Ti-6A1-4V钛合金进行疲劳状态判定。通过两项疲劳损伤指标和能量极限理论来讨论材料的宏观表象与微观结构演化之间的关系。同时,钛合金的疲劳极限通过测定其表面温度信号来快速确定。在疲劳过程中,材料的疲劳裂纹萌生和发展通过热像仪所测试件表面温度信号被记录和分析。另外,根据能量极限理论,通过定量红外热像法对钛合金的S-N曲线进行预测,并且基于定量红外热像法和能量极限理论提出一种材料能量参数估计方法。应用定量红外热像法所测定和预测的钛合金疲劳损伤性能与文献中应用传统实验方法所测得的结果十分吻合。