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金属最怕的就是金属疲劳,为什么金属也会疲劳呢?
返回列表 来源: 发布日期: 2020.06.18

金属最怕的就是金属疲劳,为什么金属也会疲劳呢?一起跟大久紧固件厂家来看看怎么回事。

人们也研究过金属疲劳,从时间开始到如今已经有150多年的历史了,金属疲劳造成的第一起事故是是1949年,美国第一架喷气民航客机首次飞行,但是这项工程成功带来的欢呼并没有维持多久,在仅仅5个月内就发生了两次坠毁的事故,而且原因都是金属疲劳。

由于飞机冲角的柳钉孔是冲压出来的,所以出现了增压裂痕肉眼基本上是看不见的,通过多次的增压减压造成了裂纹扩大从而出现了事故,这场事故夺去了68人的性命也导致了这家公司直接倒闭,所以很多的航空公司都非常重视金属疲劳这个问题。

生活经验告诉我们,要想徒手拉断铁丝是非常困难的,但如果反复折几下却很容易折断。这表明,即使反复变化的外力远小于能将金属直接拉断的恒力,也会使它的机械性能逐渐变弱并最终损毁。金属的这种现象和人在长期工作下的疲劳非常像,科学家们便形象地称其为“金属疲劳”。

虽然很多人都没听过金属疲劳的事儿,但它却广泛潜伏在人们的日常生活中,常常引发出人意料的严重事故。据估计,约90%的机械事故都和金属疲劳有关。看似坚硬的金属为什么会疲劳呢?

正所谓“黄金无足色,白璧有微瑕”,我们目前所用的金属并非是完美的,在加工或使用的过程中,金属总会存在一些缺陷,比如内部有杂质或孔洞、表面有划痕。这些缺陷往往只有微米量级,很难通过肉眼观察,如果给金属施加一个不变的拉力,它们并不容易产生裂缝。可如果外力是反复变化的,一会儿是拉力一会儿是压力,一部分能量就会转换成热,积累在金属内部,一旦超过某个限度,金属就很容易在缺陷处发生原子间的化学键断裂,导致结构开裂。

1998年,德国一列高速行驶的动车因车轮轮箍的疲劳断裂而脱轨,造成100余人死亡……


由于金属疲劳是较小的外力反复长期作用的结果,金属在开裂前基本没有明显的塑性变形,因此往往很难提前发现金属的疲劳。难道我们就对邪恶的金属疲劳束手无策了吗?非也。经过科学家们的不懈努力,如今已有多种方法可以检测金属的疲劳,超声波、红外线、γ射线等都能对金属进行体检。日本的科学家还发明了一种掺入钛酸铅粉末的特殊涂料,在敲击金属时,金属表面的涂料薄膜中会有电流通过,且电流的大小和金属的疲劳程度有关,通过测量这股电流,便可知道金属究竟有多“累”。

为了减少金属疲劳事故的发生,科学家们在金属的制备和使用过程中也做足了功夫。我们在生活中接触到的机械几乎都是用合金制成的,而很少采用单一金属,这是由于合金中的几种物质能填补彼此的空隙,有效提高金属抵抗疲劳的能力。在加工和使用金属零件时,保持表面光洁、远离腐蚀环境,也能有效减少疲劳的发生。尽管如此,由于影响因素非常复杂,如今想要完全避免金属疲劳仍是不可能的,科学家们的研究之路依旧漫长。



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