对于航空发动机的涡轮部件,其工作环境下的燃气温度以及自身受到的机械载荷均处于交变状态,由此带来的热机械疲劳问题将严重危及发动机的整机安全。本文针对涡轮部件常用材料镍基高温合金GH4169进行了650℃的等温疲劳试验,包括低周疲劳试验和蠕变/疲劳交互试验,以及350~650℃的同相位和反相位热机械疲劳试验,分析相应的疲劳响应行为,同时开展热机械疲劳寿命预测方法研究。本文的主要研究成果如下:研究获得了GH4169合金的等温疲劳响应行为。在低周疲劳条件下,合金的循环响应迟滞回线关于原点对称;应力随应变的增大或减小而相应增大或减小,二者保持单调变化;Manson-Coffin方程能够很好地描述合金的寿命分布规律。在蠕变/疲劳交互条件下,应变保持使得合金的疲劳响应行为发生显著变化:出现应力松弛;相比于低周疲劳,在同等应变水平作用下的寿命缩短。在以上两种等温疲劳形式下,合金均表现出循环先软化后稳定的响应特征。研究获得了GH4169合金的热机械疲劳响应行为。结果显示,温度变化对合金的疲劳响应行为影响较大,表现为:损伤加重,寿命降低;循环应力应变响应行为改变,迟滞回线拉压不对称;应力应变保持单调变化,没有出现类似于其它镍基合金的应力软化行为;循环应力响应行为改变,高、低温半周的循环软硬化情况不一致,高温半周初始循环软化随后循环稳定,低温半周始终维持循环稳定,并且对于反相位试样,在寿命后期没有出现应力的快速下降。对Walker应变寿命模型进行改进,发展了一种简单实用的热机械疲劳寿命预测方法。研究表明:改进的Walker模型能够利用GH4169合金的等温蠕变/疲劳交互数据同时对同相位和反相位热机械疲劳寿命进行预测,实现了基于一种温度条件、一种载荷形式的等温疲劳数据预测热机械疲劳寿命的目的,表现出优于其它唯象模型以及损伤区分模型的寿命预测能力;同时,改进模型具有较强的损伤描述能力,能够对不同载荷形式下的等温蠕变/疲劳交互寿命和不同相位下的热机械疲劳寿命进行统一建模,并经多种镍基合金验证可行。