图文并茂：金属疲劳致波音777发动机爆炸，一文看懂什么是金属疲劳

引言

2021年2月20日，一架波音777-200客机在起飞4分钟后，右发动机爆炸燃烧，导致外部整流环脱落。所幸飞机紧急迫降成功才没有造成人员伤亡。初步原因分析，是引擎内风扇叶片金属疲劳引起的这场事故。

无独有偶，2011年4月1日，美西南航空一架波音737在飞行途中机身发生破损，出现一个1.8米长的破洞，不得已紧急迫降。安全专家检查后表示，机身出现破洞是由金属疲劳引起的。

什么是金属疲劳断裂

金属疲劳其实是一个非常常见的现象，例如骑自行车时，前叉有可能突然断裂了，造成人翻个大跟头；炒菜时，铲子意外断裂；挖地时，铁锨突然折断。有人曾做过这样一个实验，当时人们找了一把铝合金汤匙，经过将汤匙柄的根部将汤匙微微弯曲数次，最后汤匙就是因为过度疲劳而断裂。其实金属疲劳就像人一样，太过劳累也会生病。

其实很多的机械零件所承受的载荷都是变化的，也就是交变载荷。在受到交变应力或者重复循环的力时，金属材料会产生微裂纹，经过一定的循环次数后，微裂纹会慢慢扩展至临界点，从而导致金属材料的工作应力在小于小于屈服强度的情况下发生突然断裂，这种现象就被称为金属疲劳断裂。

为什么会产生金属疲劳断裂

金属的疲劳即金属的机械性能会随着时间的推移而逐渐变弱。机械零件在正常工作状态时，重复的各种外力如推、拉、震动等都会造成金属疲劳。而金属疲劳的根本原因是在零件受到外力时，金属中的原子排列发生改变，使金属原子间的化学键断裂而使金属裂开。而一旦裂开，金属疲劳是不能够恢复的。几乎所有的零件都有一定的裂纹，有些是肉眼根本看不到的，如果这个部件受的外力不变，裂纹就不会发展，零件也不会损坏。而一旦受到交变的力，裂纹就会时而张开，时而相压，时而相互研磨，最终导致裂纹变大，发生损坏。

因此，总结起来，金属疲劳有以下几个特点：1）所受的载荷是变化的；2）所受载荷作用的时间较长；3）断裂并不是慢慢断裂的，而是瞬间发生；4）无论材料本身是塑性还是脆性的，疲劳断裂区都是脆性的。

如何避免金属疲劳断裂

随着科技的发展，人们对金属疲劳断裂的研究越来越深入，也逐渐对提高金属“健康度”有了办法。例如对钢进行热处理，不断的回火和捶打，将其韧化以减弱金属的疲劳特性。再如往一种金属中加入其它物质，形成合金，以填补金属间的空隙，增强金属强度。另外就是通过优化机械结构避免金属疲劳断裂，比如在零件的薄弱环节避免开孔、挖槽等。