金屬有時和人一樣也會「睡覺」它們如果困了，後果可是很嚴重

打盹的金屬

早在2011年4月1日下午，美國一架波音737客機緊急降落在亞利桑那州的一座軍事基地。乘坐這次航班的布倫達·里斯回憶道，她當時聽到一陣「類似槍聲」的聲音，隨後氧氣面罩落下，飛機突然下墜，一些乘客因缺氧而昏倒。飛機在5分鐘內急降7600米，所幸飛機成功迫降，僅有一名空乘人員受輕傷。事故發生後，航空安全專家趕赴現場進行檢查。調查結果顯示，這次事故是因機身破損引起的，機身中段上方出現了一個長達1.8米的破洞。

安全專家表示，機身出現破洞是由金屬疲勞現象引起的。

人累了就會有疲勞的感覺，金屬也會產生疲勞。人過度疲勞後會引發身體的疾病甚至死亡，而金屬疲勞則會造成更大的傷害，它可能導致群體的傷亡！這絕不是危言聳聽。倘若這架美國飛機的破損位置在發動機或機翼等關鍵部位，那麼將很可能發生重大安全事故。歷史上，一些大橋的斷裂、房屋的倒塌、車禍、飛機失事等災難的罪魁禍首都是金屬疲勞。

金屬為何會疲勞

早在1998年6月3日，德國一列高速動車在行駛中突然出軌，造成100多人遇難身亡。

事後經過調查，人們發現，事故竟是因為一節車廂的車輪內部金屬疲勞斷裂而引起的。一個小小的金屬疲勞，竟導致了這場近50年來德國最慘重的鐵路事故。我們只知道金屬有使用壽命，卻不知道金屬也需要休息，那麼金屬為何會疲勞呢？

讓我們先來做一個小實驗：找一把鋁合金湯匙，然後從湯匙柄的根部將湯匙微微彎曲數次，最後金屬柄就會斷裂。就像人過度疲勞會生病一樣，金屬柄在經過多次扭曲彎折後也會因疲勞而斷裂。正是因為金屬有這一特性，才會有許多所謂的「氣功大師」通過彎折湯匙來展現他們的「特異功能」。

人的疲勞感來自於長期的勞累或一次過重的負荷，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，在重複的推、拉、扭或其他的外力作用情況下都會造成機械部件中金屬的疲勞。這是因為機械受壓時，金屬中原子的排列會大大改變，過強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

早在100多年前，人們就發現了金屬疲勞的危害。由於當時技術落後，人們還不能查明金屬疲勞的原因。在第二次世界大戰期間，美國的5000艘貨船共發生1000多次事故，其中有238艘完全報廢，其主要原因就要歸咎於金屬的疲勞。直到電子顯微鏡問世之後，人類在揭開金屬疲勞秘密的道路上開始不斷取得新的成果，才總結出一些發現和消除金屬疲勞的手段。

科學研究表明，金屬疲勞並非完全難以檢測。近年來，科學檢測手段的應用已經避免了不少因金屬疲勞而可能發生的事故。科學家證實，在日常生活中，一些容易被我們忽視的現象正是「金屬疲勞」的一種徵兆，例如汽車剎車失靈，橋樑發生異動，發動機爆裂……所以，當工程師設計飛機、汽車、橋樑或其他機械時，都必須考慮到金屬疲勞問題，並對這些金屬建築或機械定期進行「體檢」，以確保安全。

給橋樑「體檢」

所有的金屬表面都存在微小缺陷，但絕大部分都是肉眼難以看見的。這些瑕疵會使應力在該處產生，從而導致金屬開始斷裂，所以，當負載過重或是多次猛烈晃動，都會導致金屬疲勞。現在，冶金學家使用顯微鏡來檢視一些金屬表面的瑕疵，他們將研究一種保護方法，以免使金屬疲勞。

在使用金屬部件時，工程師必須要測試金屬的結構，用電子計量器可以測量壓力以及因壓力對金屬器件造成的傷害。冶金學家通過研究金屬的破裂狀況，能更加了解金屬的結構，以便研究如何減少金屬破裂的概率。

日本原子能研究所的研究人員還研製出了一種「聰明塗料」，這種塗料乍看之下和普通塗料沒什麼區別，但卻摻入了鈦酸鉛粉末。當人們敲擊塗有「聰明塗料」的金屬板時，塗膜中會產生電流，這股電流可以幫助研究人員分析金屬疲勞程度的信息。

讓金屬「強身健體」

在如今這個機器時代，如何防止金屬疲勞顯得尤為重要。好在人們已經掌握了一些改進和強化金屬的方法，可以適當提高金屬的「健康」程度，讓金屬盡少出現「疲勞」現象。

古人也懂得通過 「鍛煉」讓金屬變得「強壯」，所謂「百鍊成鋼」就是這個道理。而「鍛煉」一詞原本就來源於人們對金屬的鍛造。鍛煉金屬的方法非常簡單，就是熱處理，例如對鋼不斷回火和捶打，使其韌化，從而更加「健康」。

當然，在設計機械的過程中，一些微小改變也會有明顯的作用。比如，減少開孔、挖槽和切口，儘可能地消除零件上的薄弱環節；提高零件表面的光潔度，保護表面不受生鏽腐蝕之害；對零件表面進行強化處理，輾壓零件的表面，使材料表面強化，從而不易產生微細裂紋。

此外，還有一種方法能使金屬更加「強壯」——向單一金屬中摻入其他物質，填補金屬原子間的空隙和瑕疵。如果摻入的物質是金屬，就可以製造出合金，兩種金屬能夠相互填充彼此的空隙而使金屬強度增強。例如，在鋼中加入碳，可以製造出高強度的碳鋼。當然，在金屬材料中添加各種「維生素」，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，加入微量的稀土元素，就可以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，人們已經研製出更多含有金屬的複合材料，如金屬和玻璃纖維或塑料的合成物。這些複合材料不但能讓金屬保留原有的強度，更能增加纖維和塑料的韌性，使這種複合材料不再輕易疲勞。

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