材料起源、发展及未来论文

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1、材料起源、发展及未来论文金属疲劳摘要：本文综述了金属疲劳的原理，特性和生活中产生的种种问题的分析，探论和评价，同时对生活中金属疲劳的具体想法及实验，并对未来的金属时代的展望。关键词：金属疲劳发展前言金属疲劳已经成为了金属材料界一大令人头疼的问题了。在如今这个钢铁泛滥的年代里，时时处处都有着金属疲劳，每一年造成的损失就上亿。解决这个问题也就成为了发展金属材料行业的一个必须的过程。本文讲述了金属疲劳的现状与一些解决想法。1：金属疲劳的概述指材料、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

2、后产生裂纹或突然发生完全断裂的过程。引当材料和结构受到多次重复变化的载荷作用后，应力值虽然始终没有超过材料的强度极限，甚至比弹性极限还低的情况下就可能发生破坏，这种在交变载荷重复作用下材料和结构的破坏现象。金属内部结构并不均匀，从而造成应力传递的不平衡，有的地方会成为应力集中区。与此同时，金属内部的缺陷处还存在许多微小的裂纹。在力的持续作用下，裂纹会越来越大，材料中能够传递应力部分越来越少，直至剩余部分不能继续传递负载时，金属构件就会全部毁坏。疲劳发生的特点是：1.材料所受的力为周期性变化的力；2.力比较小；3.断裂很突然，没

3、有预兆。2：在高铁，飞机等上面的金属疲劳问题事件一：1979年5月25日，一架满载乘客的美国航空公司DG—10型三引擎巨型喷气客机，从芝加哥起飞不久，就失去了左边一具引擎，随即着火燃烧，然后爆炸坠地。机上273名乘客和机组人员无一幸免。事件二：1998年6月3日，德国ICE884一列高速列车在行驶中突然出轨，造成100多人遇难身亡的严重后果。事后经过调查，人们发现，造成事故的原因竟然是因为一节车厢的车轮内部疲劳断裂而引起。从而导致了这场近50年来德国最惨重铁路事故的发生。事件三：在第二次世界大战期间，美国的5000艘货船共发生

4、1000多次破坏事故，有238艘完全报废，其中大部分要归咎于金属的疲劳。事件四：2007年11月2日，一架美军F-15C鹰式战斗机在空中缠斗飞行训练时，飞机突然凌空解体，一份调查结果表明，飞机关键构建——横梁出现了金属疲劳问题。事件五：“彗星”号是世界上第一种正式投入航线运营的民航喷气客机。然而从1953年5月至1954年4月的11个月中，竟有3架“彗星号”客机在空中解体，机毁人亡。事故分析表明，其中两次空难的原因是飞机密封座舱结构发生疲劳所致，飞机在多次起降过程中，其增压座舱壳体经反复增压与减压、在矩形舷框角上出现了裂纹引起

5、疲劳断裂。事件六：1987年10月8日，进口的一架黑鹰直升机发生机毁人亡事故，中美双方专家联合进行失效分析，但对事故原因僵持不下。后来，我方专家在直升机机尾桨轴上发现一道难以察觉的金属刀痕，经电子显微镜及光谱分析后，证实是这道出厂时未检测出来的刀痕令金属疲劳及断裂导致机毁人亡，美方向中方赔偿300万美元。事件七：2011年4月1日下午，美国西南航空公司一架波音737客机因飞行途中机身破损，紧急降落在亚利桑那州一座军事基地。乘坐这次航班的乘客布伦达·里斯说，她当时听到“类似枪声”的声音，随后氧气面罩落下，飞机突然下坠，一些乘客因

6、缺氧昏倒。飞机在5分钟内急降7600米，所幸飞机成功迫降，仅一名空乘人员受轻伤。事故发生后，航空安全专家赶赴现场进行检查。调查结果显示，这次事故是机身破损引起的，飞机中段过道上方机身有一个1.8米长的破洞。安全专家表示，机身出现破洞是由金属疲劳现象引起的。这些事件犀利的说明了一个问题，在发展金属行业中，金属材料想一个隐形的杀手一样会在不经意间造成很大的损失（财务和人身安全）。3：金属疲劳的实验找一把铝合金汤匙，然后从汤匙柄的根部将汤匙微微弯曲数次，最后金属将断裂。（其中实验对象还有细小的钢丝）4:金属疲劳的解决措施4.1：个人

7、的想法首先应该是就个人而言，应该要检查是否有一些微小的裂缝;其次应该从科技上解决，应该把器件做的尽量的光滑，对称。而且也可以加入一些能增强金属的韧性或者能缓解金属疲劳的材料，从而改善性能。或者能改变一些金属的结构、外形，是受压出能有均匀。4.2：普遍的解决方式在金属材料中添加各种“维生素”是增强金属抗疲劳的有效办法。例如，在钢铁和有色金属里，加进万分之几或千万分之几的稀土元素，就可以大大提高这些金属抗疲劳的本领，延长使用寿命。随着科学技术的发展，现已出现“金属免疫疗法”新技术，通过事先引入的办法来增强金属的疲劳强度，以抵抗疲劳

8、损坏。此外，在金属构件上，应尽量减少薄弱环节，还可以用一些辅助性工艺增加表面光洁度，以免发生锈蚀。对产生震动的机械设备要采取防震措施，以减少金属疲劳的可能性。在必要的时候，要进行对金属内部结构的检测，对防止金属疲劳也很有好处。结语金属疲劳虽然不能完全去除，但我们能尽可能的降低