金屬也會疲勞?

　　金屬為何會疲勞
　　
　　金屬疲勞已是十分普遍的現象，據統計，金屬部件中有80％以上的損壞是由疲勞引起的。金屬為什么會疲勞?回答這個問題之前，我們先來做一個小實驗：找一把鋁合金湯匙，然后在柄的根部將湯匙微微來回彎曲數次，你會發現，湯匙斷裂了。
　　人的疲勞感覺來自于長期的勞累或某次過重的負荷，金屬也是一樣。金屬的機械性能會隨著時間而漸漸變弱，這就是金屬的疲勞。在正常使用機械時，重復地推、拉、扭或其他的外力作用，都會造成金屬機械部件的疲勞。這是因為機械受壓時，金屬原子的排列會發生改變，強大的壓力會使金屬原子間的化學鍵斷裂而導致金屬裂開。為金屬做體檢
　　由于金屬材料的疲勞一般難以發現，因此常常造成突發事故。不過科學家發現，在汽車剎車突然失靈而掉下懸崖、飛機發動機突然爆裂、強風使鐵橋崩塌等慘禍發生前，剎車、機身、橋梁上都會產生異常震動，這實際上就是“金屬疲勞”的一種征兆。所以，工程師設計飛機、汽車、橋梁或其他機械時，都必須考慮到金屬疲勞問題，并對這些金屬建筑或機械定期“體檢”，以確保安全。
　　所有金屬表面都存在微小缺陷，有的肉眼可見，有的則不可見。這些瑕疵都會使得應力在該處產生，一次負載過重或多次猛烈晃動，都會導致金屬產生疲勞而從瑕疵處裂開。不過，現在冶金學家可以用顯微鏡來檢視金屬表面那些肉眼看不見的瑕疵，并據此研究保護金屬的方法，以避免金屬產生疲勞。
　　日本原子能研究所的研究人員還研制出了一種“聰明涂料”，這種涂料乍看和普通涂料沒什么區別，但“聰明涂料”中摻入了鈦酸鉛粉末。將“聰明涂料”涂在金屬板上，再敲擊金屬板使其震動，涂膜中就會產生電流，這便可作為研究人員分析金屬疲勞程度的信息。例如，將“聰明涂料”涂在飛機機翼上，定期檢測涂膜中產生的電流，一旦發現電流異常，立即實施緊急精密檢查，及時查明原因，便可排除事故隱患。
　　
　　讓金屬“強身健體”
　　
　　在現今這個機器時代和未來的機器人時代，如何防止金屬疲勞顯得尤為重要。現在人們已經掌握了一些強化金屬的方法，提高了金屬的“健康”程度。其實，古人早就知道了讓金屬“強壯”的方法，那就是鍛煉它們。鍛煉金屬的方法是熱處理，不斷回火和捶打，使其韌化，令其“百煉成鋼”，減弱它們易疲勞的特性。
　　向單一金屬中摻入其他物質，填補金屬中的空隙和瑕疵，是人們想到的另外一個方法。在金屬中摻入另一種金屬或非金屬，就可制造出合金，用兩種金屬相互填充空隙的方法來彌補瑕疵，并使得金屬強度增高：如果加入碳，可制造出高強度碳鋼。在金屬材料中添加各種稀有金屬，也是增強金屬抗疲勞的有效辦法。例如在鋼鐵和有色金屬里，加進萬分之幾或千萬分之幾的稀土元素，就可大大提高這些金屬抗疲勞的本領，延長使用壽命。隨著科技的進步，人們已研制出更多含有金屬的復合材料，如金屬和玻璃纖維或塑料的合成物。這些復合材料不但保留了原來金屬的強度，還增加了纖維和塑料的韌性，使得金屬不再輕易疲勞。
　　在設計機械時，盡量消除零件上的薄弱環節，減少開孔、挖槽、切口等，因為疲勞裂紋常常發生在這些地方；提高零件表面的光潔度，減少劃痕，保護表面不受生銹腐蝕之害；對零件表面進行強化處理，輾壓零件的表面，使之強化。這些都有助于減少金屬裂紋的產生，避免可能發生的金屬疲勞事