飞机头突然断掉:其实金属也会累

发布时间:2018-04-24
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| 核心提示: 据估计,约90%的机械事故都与金属疲劳有关。人累了会疲劳,怎么金属也会疲劳?

  无独有偶,2002年,一架由我国台湾飞往香港的波音747客机在澎湖附近海域解体坠毁,造成包括机组成员在内共225人不幸罹难。

  事后调查认为,飞机上一块修补过的蒙皮发生了严重的金属疲劳开裂,造成机尾脱落,最终导致飞机因舱体失压而解体。

  看到这里,不少小伙伴都会疑惑:

  人累了会疲劳,怎么金属也会疲劳?


  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”。



  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。


  人如果过度疲劳,常会引发疾病甚至死亡,金属如果疲劳了,则会带来更大的危害,甚至造成群体伤亡。

  除了前文提到的飞行事故,轮船、列车、桥梁、汽车等也常因金属疲劳招致灾难:

  二战期间,美国的5000艘货船发生了近1000次金属疲劳事故,200多艘货船彻底歇菜;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。


  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。

  (来源:航空制造网)
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