金屬也會疲勞

生活中，我們可能遇到過這樣的現象：在沒有任何工具的情況下，你無論使用多大的外力，都不能用手輕易地把一條細鐵絲拉斷；如果先用手將細鐵絲捋直，再用較小的力來回彎折幾次，無需多時便能將它折斷。

如果施加的外力時而是拉力，時而是壓力，會導致部分能量轉換成熱能，積累到某個限度時，金屬構件就會發生開裂。對于這種現象，科學家有著共識，并將破壞產生的原因歸結為金屬疲勞。

金屬也會疲勞嗎？科學家給出的答案是：會的。金屬跟人體一樣，超過了一定限度就會產生疲勞。所謂金屬疲勞，一般是指材料、零構件在循環應力或循環應變的作用下，在一處或幾處逐漸產生局部永久性的累積損傷，經一定循環次數后，產生裂紋或突然發生完全斷裂的過程。

金屬疲勞是變化的外力反復長期作用帶來的結果。但因為金屬在開裂前基本沒有明顯的變形，因此人們很難提前發現。同時，不同于人感到疲勞后稍加休息便可重新恢復體力，金屬疲勞是不可逆的。

據統計，在現代機器設備中，大部分零部件損壞都是由金屬疲勞造成的。金屬疲勞導致的細小裂縫，甚至會引發輪船沉沒、飛機墜毀、橋梁倒塌等災難性事故。

1985年，日本航空公司的一架波音飛機墜毀，導致數百人罹難。經查，事故的起因是機尾處壓力壁面板出現了金屬疲勞；1998年，德國某列車發生嚴重脫軌事故，其誘因也是一只發生金屬疲勞的車輪鋼圈……在歷史上，因金屬疲勞導致的災難性事故并不少見，如果不能及時發現并定位疲勞損傷結構，其造成的損失難以估量。

瑞士推出一種加入自修復劑的復合材料，使得受損部位獲得“再生”的本領。當飛機外部出現損傷，只需利用便攜式熱空氣噴槍將受損部位加熱至150℃，即可激活材料內部的修復劑。只需60秒的時間，受損部位便可在不改變材料原有結構的情況下實現自我修復，且材料的抗裂能力還會提升至原材料的1.3倍。

在航空航天飛行器、艦船及車輛裝備等領域，這種具備再生能力的復合材料擁有廣闊的應用前景。

選自《知識窗》