科普中国-科学原理一点通 2019-04-28 作者：尹佳
人在高强度工作之后会产生疲劳感，可你知道吗？金属也会疲劳，而且有可能会造成损害。比如当我们直接拉一段铁丝时，铁丝很难被拉断，但反复弯折就很容易折断。金属材料在受到反复变化的外力作用时，强度会下降得非常明显，科学上把这种现象叫做金属疲劳。
实践证明，金属疲劳是十分普遍的现象，在人们的日常生活中也常发生，如打水时压水井杆断裂、炒菜时铝铲折断、挖地时铁锨断裂。据研究，80%以上的机械零件损坏是由金属疲劳造成的。历史上也曾发生过多次因金属疲劳而引发的大桥断裂、车祸、飞机失事等重大事故。
金属疲劳为什么会产生破坏作用呢？
金属的内部结构并不是完全均匀的，应力传递过程中处于非平衡状态，某些区域还会成为应力集中点。而且金属内部也存在缺陷，会有许多微裂纹的存在。在承受外力的连续作用下，微裂纹会逐渐变大，内部传递应力的部分会逐渐减少。当最终不能再继续传递应力时，金属结构就会被破坏而发生断裂。
科学研究表明，金属疲劳可以预先检测出来，近年来，通过各种检测手段避免了很多因金属疲劳而可能发生的事故。在汽车刹车失灵、飞机发动机爆裂、铁桥崩塌等因金属疲劳而发生事故之前，刹车、机身、桥梁上都会产生异常震动，这种突发的现象就是金属疲劳的一种征兆。
为了避免金属疲劳，应尽量减少金属器件上的薄弱区域，往往疲劳断裂就发生在这些区域，比如开孔、挖槽、切口等。再则，要提高金属器件的表面光洁度，避免产生腐蚀生锈，否则会引发表面损伤。通过对金属器件表面进行强化处理可提高强度，比如通过辗压的方式达到表面强化，避免产生微裂纹，从而减小金属疲劳产生的几率。
在金属器件的设计上也可避免金属疲劳引发的事故，比如在薄弱区域采用复式结构，有一个零部件被破坏，备用零件可暂时承受外力。
随着科技的发展，材料的创新研发日新月异，目前已研制出多种含有金属的复合材料，比如金属和玻璃纤维的复合材料。这些复合材料在保留金属高强度特性的同时，还增加了其他材料的某些特性，缓解了金属疲劳问题。
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