腐蝕與疲勞的“兄弟情”
腐蝕與疲勞均為材料構件失效的主要形式，在多種情況下，二者相輔相成，相互促進，共同對材料發起攻擊，儼然一對團結互助的“好兄弟”。 這對“好兄弟”一起出現時就是腐蝕疲勞，腐蝕疲勞是指材料在交變載荷和腐蝕介質的協同、交互作用下發生的一種破壞形式，廣泛存在于航空、船舶以及石油等領域，腐蝕疲勞破壞是工程上面臨的嚴重問題，現已成為工業領域急需解決的課題。但本次世界腐蝕日，我們先不說兄弟倆的事兒，而是聊聊腐蝕的弟弟——金屬疲勞那些事兒。
金屬為什么會疲勞？
生活經驗告訴我們，要想徒手拉斷鐵絲是非常困難的，但如果反復折幾下卻很容易折斷。這表明，即使反復變化的外力遠小于能將金屬直接拉斷的恒力，也會使它的機械性能逐漸變弱并最終損毀。金屬的這種現象和人在長期工作下的疲勞非常像，科學家們便形象地稱其為“金屬疲勞”。
不少小伙伴都會疑惑：人累了會疲勞，怎么堅硬的金屬也會疲勞呢？正所謂“黃金無足色，白璧有微瑕”，我們目前所用的金屬并非是完美的，在加工或使用的過程中，金屬總會存在一些缺陷，比如內部有雜質或孔洞、表面有劃痕。這些缺陷往往只有微米量級，很難通過肉眼觀察，如果給金屬施加一個不變的拉力，它們并不容易產生裂縫?？扇绻饬κ欠磸妥兓?，一會兒是拉力一會兒是壓力，一部分能量就會轉換成熱，積累在金屬內部，一旦超過某個限度，金屬就很容易在缺陷處發生原子間的化學鍵斷裂，導致結構開裂。
什么是疲勞？
突然性：斷裂時并無明顯的宏觀塑性變形，斷裂前沒有明顯的預兆，而是突然地破壞； 低應力：疲勞破壞在循環應力的最大值，遠低于材料的抗拉強度或屈服強度的情況下就可以發生； 重復載荷：疲勞破壞是多次重復載荷作用下產生的破壞，它是較長期的交變應力作用的結果，疲勞破壞往往要經歷一定時間，與靜載下的一次破壞不同 ...
影響疲勞強度的因素比較多，以下幾類因素在航空發動機設計、制造中需要重點予以考慮。應力集中：疲勞源總是出現在應力集中的地方，必須注意構件的細節設計以避免嚴重的應力集中，比如加大剖面突變處的圓角半徑； 表面狀態：疲勞裂紋常常從表面開始，所以表面狀態對疲勞強度會有顯著的影響，表面加工越粗糙，疲勞強度降低、越嚴重 ...
疲勞的危害
雖然很多人都沒聽過金屬疲勞的事兒，但它卻廣泛潛伏在人們的日常生活中，常常引發出人意料的嚴重事故。據估計，約90%的機械事故都和金屬疲勞有關。2007年，美國空軍的一架F-15戰斗機在模擬空戰時，戰機機頭與機身分離，飛行員彈射出艙，這次事故造成美軍F-15戰機大面積停飛，調查結果顯示，事故起因于飛機上的一根金屬縱梁發生了疲勞。無獨有偶，2002年，一架由我國臺灣飛往香港的波音747客機在澎湖附近海域解體墜毀，造成包括機組成員在內共225人不幸罹難。事后調查認為，飛機上一塊修補過的蒙皮發生了嚴重的金屬疲勞開裂，造成機尾脫落，最終導致飛機因艙體失壓而解體。 除了飛行事故，輪船、列車、橋梁、汽車等也常因金屬疲勞招致災難：二戰期間，美國的5000艘貨船發生了近1000次金屬疲勞事故，200多艘貨船徹底歇菜；1998年，德國一列高速行駛的動車因車輪輪箍的疲勞斷裂而脫軌，造成100余人死亡。
航空史上最著名的軍用飛機疲勞破壞事件，應該是1969年美國空軍的F-111空中解體。F-111結構中有個特殊的可變后掠機翼設計，這是因為固定式機翼在特定的飛行速度、高度、大氣溫度、大氣密度、引擎推力下，有最佳的性能表現，一旦其中某個因素改變，性能就會降低。而可變后掠機翼則完全無此缺點，它就像是設計各種不同的機翼...
2007年11月2日上午，一架隸屬于美國密蘇里州空中國民兵（Air National Guard）的F-15C，在執行訓練任務時突然空中解體，就是上述顧慮的最佳例證。失事當時，這架編號80-0034的F-15C正執行基本戰斗機機動（Basic Fighter Maneuvers）演練，與僚機進行一對一的空中攻擊及防御動作訓練。在進行第二次的接戰練習時，失事...
結語
中國工程院趙振業院士呼吁，加速抗疲勞制造研究發展，建立抗疲勞制造、極限壽命設計、極限性能材料新三位一體技術體系是機械制造升級轉型的當務之急，是提升國民經濟發展的根本道路，是實現機械制造強國的根本道路。強硬如金屬尚且如此，雖然算不上什么新知，但也從某一種角度提醒著我們：革命尚未成功，我輩仍須強韌性、減疲勞，來日方長。