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“致命”的材料：盤點那些由材料造成的悲劇
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2015-07-23
為了避免悲劇的發生，材料學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，就像是材料的醫生，一個看病，一個預防，合力避免悲劇。
常說材料是基礎、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世紀以來幾個因材料而造成的人間慘劇。
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泰坦尼克：低溫脆性
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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為是和平時期死傷人數最慘重的海難之一。
當時，泰坦尼克號被認為是“永不沉沒”，巨大的反差令人百思不得其解。經過數十年的探索發現，泰坦尼克所使用的含硫鋼板在低溫呈現脆性是導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。再加上當時航行海域的水溫在-40℃-0℃之間，鋼材的力學行為由韌性變成脆性，從而導致災難性的脆性斷裂。
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挑戰者號：低溫失效
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1986年1月28日，美國東部時間11：38，挑戰者號航天飛機從佛羅里達州肯尼迪航天中心升空。結果73秒后，航天飛機凌空爆炸，機上所有7名宇航員全部遇難。
后續的事故調查分析表明，由于發射時外部溫度低于火箭推進器的工作溫度，燃料箱底部的2個O型密封圈因低溫而失效，進而導致燃料泄露而引發爆炸。著名物理學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，放進冰水中片刻后再度夾起，結果發現橡膠圈上留下了鑷子的痕跡，說明O環的材料在低溫下會失去彈性。
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德國高速列車：疲勞斷裂
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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埃舍德時，發生了第二次世界大戰后德國最為慘重的列車脫軌行車事故。事故發生后12輛拖車全部脫軌。造成101人死亡，88人重傷。?
事后經分析，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，在高壓負荷動力作用下，就可能開裂，當然也可能是由于輪箍材料老化產生“疲勞斷裂”所致。
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哥倫比亞：裂痕
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2003年2月1日，美國東部時間上午9：00，“哥倫比亞”號航天飛機在返航時失事解體，7名機組宇航員全部遇難。
根據航天飛機殘骸材料分析結果顯示，左機翼隔熱瓦受損是導致失事的主要原因。一塊冷凍的隔熱瓦發生脫落，砸在了左翼復合材料面板下半部分，造成了裂痕。在返航時，高溫粒子進入裂痕，使機翼鋁合金、鐵基合金、鎳基合金熔化，從而導致飛機失控、解體。
因材料問題而導致的災難還有很多很多。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，在事故發生后，針對殘骸的一系列分析在尋找事故的原因過程中發揮了極大作用。而為了避免悲劇的發生，材料學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，就像是材料的醫生，一個看病，一個預防，合力避免悲劇。
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泰坦尼克：低溫脆性
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?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為是和平時期死傷人數最慘重的海難之一。
當時，泰坦尼克號被認為是“永不沉沒”，巨大的反差令人百思不得其解。經過數十年的探索發現，泰坦尼克所使用的含硫鋼板在低溫呈現脆性是導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。再加上當時航行海域的水溫在-40℃-0℃之間，鋼材的力學行為由韌性變成脆性，從而導致災難性的脆性斷裂。
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挑戰者號：低溫失效
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?1986年1月28日，美國東部時間11：38，挑戰者號航天飛機從佛羅里達州肯尼迪航天中心升空。結果73秒后，航天飛機凌空爆炸，機上所有7名宇航員全部遇難。
后續的事故調查分析表明，由于發射時外部溫度低于火箭推進器的工作溫度，燃料箱底部的2個O型密封圈因低溫而失效，進而導致燃料泄露而引發爆炸。著名物理學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，放進冰水中片刻后再度夾起，結果發現橡膠圈上留下了鑷子的痕跡，說明O環的材料在低溫下會失去彈性。
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德國高速列車：疲勞斷裂
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?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埃舍德時，發生了第二次世界大戰后德國最為慘重的列車脫軌行車事故。事故發生后12輛拖車全部脫軌。造成101人死亡，88人重傷。?
事后經分析，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，在高壓負荷動力作用下，就可能開裂，當然也可能是由于輪箍材料老化產生“疲勞斷裂”所致。
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哥倫比亞：裂痕
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?2003年2月1日，美國東部時間上午9：00，“哥倫比亞”號航天飛機在返航時失事解體，7名機組宇航員全部遇難。
根據航天飛機殘骸材料分析結果顯示，左機翼隔熱瓦受損是導致失事的主要原因。一塊冷凍的隔熱瓦發生脫落，砸在了左翼復合材料面板下半部分，造成了裂痕。在返航時，高溫粒子進入裂痕，使機翼鋁合金、鐵基合金、鎳基合金熔化，從而導致飛機失控、解體。
因材料問題而導致的災難還有很多很多。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，在事故發生后，針對殘骸的一系列分析在尋找事故的原因過程中發揮了極大作用。而為了避免悲劇的發生，材料學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，就像是材料的醫生，一個看病，一個預防，合力避免悲劇。