金屬疲勞是指材料、零構(gòu)件在循環(huán)應(yīng)力或循環(huán)應(yīng)變作用下，在一處或幾處逐漸產(chǎn)生局部永久性累積損傷，經(jīng)一定循環(huán)次數(shù)后產(chǎn)生裂紋或突然發(fā)生完全斷裂的過(guò)程。這種在交變載荷重復(fù)作用下材料和結(jié)構(gòu)的破壞現(xiàn)象，就叫做金屬的疲勞。

    這種疲勞是漸進(jìn)且局部的結(jié)構(gòu)損壞過(guò)程，由于長(zhǎng)時(shí)間日積月累而產(chǎn)生，所引起的破裂往往在毫無(wú)預(yù)警的情況下發(fā)生，這種破裂往往會(huì)直接導(dǎo)致事故的發(fā)生。

    上世紀(jì)初，人們就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了金屬疲勞的“破壞力”，據(jù)統(tǒng)計(jì)，金屬部件中有80％以上的損壞是由于疲勞而引起的，但由于當(dāng)時(shí)科技水平的局限，盡管事故頻發(fā)，工程師對(duì)此也是一籌莫展。

    ▲ 二戰(zhàn)中，美國(guó)高強(qiáng)度使用的5000多艘貨輪中出現(xiàn)了一千多起由金屬疲勞引起的事故，其中200多艘船徹底報(bào)廢。

    ▲ 1988年4月28日，阿羅哈航空243號(hào)班機(jī)在半空中由于金屬疲勞發(fā)生爆炸性失壓，上半部外殼完全破損，客機(jī)在幾千米高空變成了敞篷大巴，幸好機(jī)長(zhǎng)臨危不亂，平安的把飛機(jī)降落下來(lái)。

    隨著科技水平的進(jìn)步

    特別是光學(xué)顯微技術(shù)的發(fā)展、電子顯微鏡的發(fā)明及工業(yè)內(nèi)窺鏡的廣泛應(yīng)用

    使人們對(duì)金屬疲勞這一現(xiàn)象有了全新的認(rèn)識(shí)

    試圖解決這一問(wèn)題

    ● 首先，要檢測(cè)金屬的“健康狀況”。在零件出廠(chǎng)時(shí)工程師都會(huì)進(jìn)行測(cè)試，用顯微鏡能夠檢測(cè)金屬的結(jié)構(gòu)是否符合標(biāo)準(zhǔn)，用電子計(jì)量器可以測(cè)量壓力以及因壓力所造成的傷害。在零件投入使用后，還要對(duì)其做定期“體檢”，工業(yè)內(nèi)窺鏡可以在不拆卸零件的情況下通過(guò)遠(yuǎn)程觀察來(lái)檢視金屬表面以確認(rèn)是否存在裂紋等隱患，還可以利用超聲波等無(wú)損檢測(cè)手段檢測(cè)各種肉眼看不到的內(nèi)部結(jié)構(gòu)異常和隱患。萬(wàn)一真的發(fā)生零件損壞的狀況，工程師會(huì)使用光學(xué)顯微鏡等檢測(cè)分析設(shè)備去查找斷裂源并研究材料失效的原因以改善金屬材料的生產(chǎn)工藝避免或延遲金屬疲勞的發(fā)生。

    ● 然后，改善金屬加工工藝中最重要的一環(huán)就是給金屬零件吃各種“維生素”讓金屬“更強(qiáng)壯”——添加各種其它物質(zhì)，以改善金屬材料的體質(zhì)，增加強(qiáng)度和韌度；比較常見(jiàn)的如在鋼鐵中加入碳，可制造出高強(qiáng)度的碳鋼；加入其它金屬，可以制造出強(qiáng)韌的合金；在鋼鐵和有色金屬中加入稀土，也會(huì)大大增加強(qiáng)韌度和使用壽命。使用奧林巴斯的合金分析儀，我們還能夠知道金屬吃的“維生素”的劑量是否合乎標(biāo)準(zhǔn)，如果不符合標(biāo)準(zhǔn)的話(huà)可能還會(huì)引起不良的效果。

    稀土礦——重要的冶金添加劑，幸好中國(guó)是稀土大國(guó)

    ● 另外，如玻璃纖維、塑料、碳纖維等既輕且強(qiáng)韌的非金屬?gòu)?fù)合材料的大量使用，也緩解了金屬身上的負(fù)擔(dān)。為人類(lèi)沒(méi)日沒(méi)夜“辛苦”了千百年的金屬們有了幫手，終于可以“休息”一下了。

    未來(lái)新概念飛機(jī)，機(jī)翼幾乎完全由碳纖維制造

    因?yàn)榭萍妓降某掷m(xù)發(fā)展，我們逐漸揭開(kāi)了金屬疲勞的秘密，相信人類(lèi)終能制造出永不疲倦的機(jī)械零件，最終徹底解決金屬疲勞這一惱人的現(xiàn)象。