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金属也会“累”?
2016-11-01 11:49:49 作者:本网整理 来源:奥林巴斯中国

  金属疲劳是指材料、零构件在循环应力或循环应变作用下,在一处或几处逐渐产生局部永久性累积损伤,经一定循环次数后产生裂纹或突然发生完全断裂的过程。这种在交变载荷重复作用下材料和结构的破坏现象,就叫做金属的疲劳。

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  这种疲劳是渐进且局部的结构损坏过程,由于长时间日积月累而产生,所引起的破裂往往在毫无预警的情况下发生,这种破裂往往会直接导致事故的发生。

  上世纪初,人们就已经发现了金属疲劳的“破坏力”,据统计,金属部件中有80%以上的损坏是由于疲劳而引起的,但由于当时科技水平的局限,尽管事故频发,工程师对此也是一筹莫展。

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  ▲ 二战中,美国高强度使用的5000多艘货轮中出现了一千多起由金属疲劳引起的事故,其中200多艘船彻底报废。

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  ▲ 1988年4月28日,阿罗哈航空243号班机在半空中由于金属疲劳发生爆炸性失压,上半部外壳完全破损,客机在几千米高空变成了敞篷大巴,幸好机长临危不乱,平安的把飞机降落下来。

  随着科技水平的进步

  特别是光学显微技术的发展、电子显微镜的发明及工业内窥镜的广泛应用

  使人们对金属疲劳这一现象有了全新的认识

  试图解决这一问题

  ● 首先,要检测金属的“健康状况”。在零件出厂时工程师都会进行测试,用显微镜能够检测金属的结构是否符合标准,用电子计量器可以测量压力以及因压力所造成的伤害。在零件投入使用后,还要对其做定期“体检”,工业内窥镜可以在不拆卸零件的情况下通过远程观察来检视金属表面以确认是否存在裂纹等隐患,还可以利用超声波等无损检测手段检测各种肉眼看不到的内部结构异常和隐患。万一真的发生零件损坏的状况,工程师会使用光学显微镜等检测分析设备去查找断裂源并研究材料失效的原因以改善金属材料的生产工艺避免或延迟金属疲劳的发生。

  ● 然后,改善金属加工工艺中最重要的一环就是给金属零件吃各种“维生素”让金属“更强壮”——添加各种其它物质,以改善金属材料的体质,增加强度和韧度;比较常见的如在钢铁中加入碳,可制造出高强度的碳钢;加入其它金属,可以制造出强韧的合金;在钢铁和有色金属中加入稀土,也会大大增加强韧度和使用寿命。使用奥林巴斯的合金分析仪,我们还能够知道金属吃的“维生素”的剂量是否合乎标准,如果不符合标准的话可能还会引起不良的效果。

  稀土矿——重要的冶金添加剂,幸好中国是稀土大国

  ● 另外,如玻璃纤维、塑料、碳纤维等既轻且强韧的非金属复合材料的大量使用,也缓解了金属身上的负担。为人类没日没夜“辛苦”了千百年的金属们有了帮手,终于可以“休息”一下了。

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  因为科技水平的持续发展,我们逐渐揭开了金属疲劳的秘密,相信人类终能制造出永不疲倦的机械零件,最终彻底解决金属疲劳这一恼人的现象。

 

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