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[[File:金属疲劳.jpg|350px|缩略图|右|<big>金属疲劳</big>[http://5b0988e595225.cdn.sohucs.com/images/20180418/849ff75d30ac4fa4b4a7b2136e6ee842.jpeg 原图链接][https://www.sohu.com/a/228688974_685248 来自 搜狐 的图片]]]

'''金属疲劳'''，是指在[[材料科学]]领域，物件因持续受到动态变化的应力而造成结构劣化。引起疲劳的动态变化应力通常远小于静态的极限[[拉伸应力]]或极限屈变应力。疲劳是渐进且局部的结构损坏过程，由于长[[时间]]日积月累而产生，所引起的破裂往往在毫无[[预警]]的情况下发生，可能直接导致事故（例如[[空难]]）的发生，因此相关的预防、检查、处理格外重要。

==简介==

金属疲劳在日常生活中随处可见，例如将[[铁丝]]或回纹针反复折拗几次后便会断裂。

疲劳现象发生于物件反复受应力时，可大致分为三阶段: 若应力超过一定阈值，在高应力集中点会形成微小裂缝（[[应力集中点]]包括：表面刮痕、尖锐填角、键槽、缺口等），接者，随着每次的循环应力，裂缝逐渐扩张。最后一旦裂缝达到一临界尺寸，裂缝将快速扩展，物件断裂。物件设计的形状会显著地影响疲劳寿命， 例如，方孔和尖角凹槽会提高局部应力，裂缝较容易产生。相反地，若改成圆孔和圆滑凹槽，裂缝较不容易产生<ref>[http://www.chinamae.com/shownews_146252_18.html 概述金属疲劳产生的原因及影响因素]，中国机电网 ，2018-10-30</ref>。

这种现象不限[[于固体]][[金属]]，许多固体材料也都有这种现象发生。

==疲劳寿命==

[[美国材料和试验协会]]<ref>[https://www.sohu.com/a/350601674_120060020 金属3D打印技术在轨道交通装备领域的应用研究现状] ，搜狐，2019-10-30</ref> 定义 疲劳寿命 (Nf) 为某规定应力下，一材料试片破损所需[[应力]]循环数。某些材料, 特别是[[钢]]、[[钛合金]]，低于一应力振幅之下不会疲劳破损，称为疲劳极限。

==影响疲劳寿命的因素==

*循环应力: 寿命因应力及其效应的复杂程度而异，包括应力的周期[[图形]]、应力分布、应力[[幅度]]、平均应力、双轴应力比、同相或反相相位) [[剪力]]、应力顺序等等。

*表面处理: 机械切削的过程中，难免有留下微小的刮痕，凹痕处往往是应力集中处，也是降低疲劳寿命的元凶。此时，可采用珠击处理（shot peening），借由使物件表面产生残留[[压缩应力]]，抵消外来的拉伸应力，进而增加疲劳寿命。类似珠击有高速敲击的制程称为peening。另外，低塑性滚轧（Low plasticity burnishing）、[[激光]][[强化]]（laser peening）、[[超音波]]冲击处理（ultrasonic impact treatment）等较新颖的方法也可以产生表面残留压缩应力以增加疲劳寿命。

*材料种类: 疲劳寿命以及承受循环应力时的表现特征，因[[材料]][[种类]]而异。如:[[聚合物]]与[[金属]]比较相差甚远。

*残留应力: [[焊接]]、[[切削]]、[[铸造]]、抛磨等加工过程，牵涉热与[[形变]]，可能会产生足以降低疲劳强度的残留应力。
*内部缺陷的分布及大小: 铸造缺陷如[[气体]][[孔隙]]、[[非金属夹杂物]]、[[缩孔]]铸疵等等，会降低疲劳强度。

*真空与否 : 金属等材料在空气中相较于真空环境更易疲劳，程度取决于湿度及温度高低。含[[氧]]的湿空气也是某种程度上的[[腐蚀剂]]。[[石油]]、[[海水]]等物质腐蚀性更高，可能减少更多的疲劳寿命。

*腐蚀环境 : 环境条件造成的腐蚀、[[气体]][[脆化]](gas-phase embrittlement)等腐蚀疲劳会影响疲劳寿命

*[[温度]] : 极高温或低温会降低疲劳强度。剧烈的温差会造成热应力，而材料在低温时脆性较高，高温时易氧化或腐蚀。

*裂缝闭合 : 裂缝闭合是当承受应力疲乏时，张力负载卸力(unloading)过程仍存在部分张力时，裂缝间隙已闭合。这意味者，张力高于一特定值，裂缝才会张开。塑性变形、裂缝表面生成[[氧化物]]、裂缝进水、裂缝表面粗糙为解释裂缝闭合的可能原因。裂缝闭合可减缓裂缝生长速率，用以解释比预期更长的疲劳[[寿命]]。

==视频==
===<center> 金属疲劳 相关视频 </center>===
<center> 什么是金属疲劳，为什么会出现这种情况呢？今天算长见识了</center>
<center>{{#iDisplay:m09149zb77y|560|390|qq}}</center>
<center> 飞机上的金属疲劳有多可怕，处理不当就是事故  </center>
<center>{{#iDisplay:v0655van9xc|560|390|qq}}</center>

==参考文献==

[[Category:332 力學]]