“致命”的材料：盤點那些由材料造成的悲劇
2015-12-16 瀏覽量：223
（轉(zhuǎn)自嘉峪檢測網(wǎng)）
常說材料是基礎(chǔ)、基石，但是我們通常感受不到它的重要性，因為我們基本不會直接使用材料。比較有諷刺意味的是，只有當(dāng)材料捅了簍子，人們才“恍然大悟”，原來材料是如此“致命”。這樣的例子并不少見，下面為大家盤點20世紀(jì)以來幾個因材料而造成的人間慘劇。
泰坦尼克：低溫脆性
1912年4月14日，英國豪華游輪泰坦尼克號撞上冰山，隨后船裂成兩半后沉入大海，船上1500多人喪生。泰坦尼克號海難被認(rèn)為是和平時期死傷人數(shù)最慘重的海難之一。
當(dāng)時，泰坦尼克號被認(rèn)為是“永不沉沒”，巨大的反差令人百思不得其解。經(jīng)過數(shù)十年的探索發(fā)現(xiàn)，泰坦尼克所使用的含硫鋼板在低溫呈現(xiàn)脆性是導(dǎo)致其沉沒的主要原因。受限于冶煉水平，泰坦尼克號所使用的鋼材含硫量很高，所以脆性很高。再加上當(dāng)時航行海域的水溫在-40℃-0℃之間，鋼材的力學(xué)行為由韌性變成脆性，從而導(dǎo)致災(zāi)難性的脆性斷裂。
挑戰(zhàn)者號：低溫失效
1986年1月28日，美國東部時間11：38，挑戰(zhàn)者號航天飛機(jī)從佛羅里達(dá)州肯尼迪航天中心升空。結(jié)果73秒后，航天飛機(jī)凌空爆炸，機(jī)上所有7名宇航員全部遇難。
后續(xù)的事故調(diào)查分析表明，由于發(fā)射時外部溫度低于火箭推進(jìn)器的工作溫度，燃料箱底部的2個O型密封圈因低溫而失效，進(jìn)而導(dǎo)致燃料泄露而引發(fā)爆炸。著名物理學(xué)家費曼曾在國會通過演示一個小實驗來證明這種觀點。他將橡膠圈用鑷子夾住，放進(jìn)冰水中片刻后再度夾起，結(jié)果發(fā)現(xiàn)橡膠圈上留下了鑷子的痕跡，說明O環(huán)的材料在低溫下會失去彈性。
德國高速列車：疲勞斷裂
1998年6月3日，由慕尼黑開往漢保的德國ICE884次高速列車在運行至距漢諾威東北方向附近的小鎮(zhèn)埃舍德時，發(fā)生了第二次世界大戰(zhàn)后德國最為慘重的列車脫軌行車事故。事故發(fā)生后12輛拖車全部脫軌。造成101人死亡，88人重傷。
事后經(jīng)分析，該列車的橡膠彈性車輪是引起本次事故的原因之一。該列車的輪箍是軋制的無縫鋼圈，通過熱效應(yīng)壓在輪心上，輪心是鑄鋼輪體，中間有一層橡膠體。輪箍軋制時殘留氣泡或礦碴，在高壓負(fù)荷動力作用下，就可能開裂，當(dāng)然也可能是由于輪箍材料老化產(chǎn)生“疲勞斷裂”所致。
哥倫比亞：裂痕
2003年2月1日，美國東部時間上午9：00，“哥倫比亞”號航天飛機(jī)在返航時失事解體，7名機(jī)組宇航員全部遇難。
根據(jù)航天飛機(jī)殘骸材料分析結(jié)果顯示，左機(jī)翼隔熱瓦受損是導(dǎo)致失事的主要原因。一塊冷凍的隔熱瓦發(fā)生脫落，砸在了左翼復(fù)合材料面板下半部分，造成了裂痕。在返航時，高溫粒子進(jìn)入裂痕，使機(jī)翼鋁合金、鐵基合金、鎳基合金熔化，從而導(dǎo)致飛機(jī)失控、解體。
因材料問題而導(dǎo)致的災(zāi)難還有很多很多。這些事故在時時刻刻警醒著我們對材料絕不能掉以輕心。
值得一提的是，在事故發(fā)生后，針對殘骸的一系列分析在尋找事故的原因過程中發(fā)揮了極大作用。而為了避免悲劇的發(fā)生，材料學(xué)科也衍生出對材料服役情況的分析這一方向。材料失效分析和服役分析，就像是材料的醫(yī)生，一個看病，一個預(yù)防，合力避免悲劇。
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