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“致命”的材料：盘点那些由材料造成的悲剧
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司www.shailiai.com
更新时间：2015-07-23
为了避免悲剧的发生，材料学科也衍生出对材料服役情况的分析这一方向。材料失效分析和服役分析，就像是材料的医生，一个看病，一个预防，合力避免悲剧。
常说材料是基础、基石，但是我们通常感受不到它的重要性，因为我们基本不会直接使用材料。比较有讽刺意味的是，只有当材料捅了篓子，人们才“恍然大悟”，原来材料是如此“致命”。这样的例子并不少见，下面为大家盘点20世纪以来几个因材料而造成的人间惨剧。
泰坦尼克：低温脆性
1912年4月14日，英国豪华游轮泰坦尼克号撞上冰山，随后船裂成两半后沉入大海，船上1500多人丧生。泰坦尼克号海难被认为是和平时期死伤人数最惨重的海难之一。
当时，泰坦尼克号被认为是“永不沉没”，巨大的反差令人百思不得其解。经过数十年的探索发现，泰坦尼克所使用的含硫钢板在低温呈现脆性是导致其沉没的主要原因。受限于冶炼水平，泰坦尼克号所使用的钢材含硫量很高，所以脆性很高。再加上当时航行海域的水温在-40℃-0℃之间，钢材的力学行为由韧性变成脆性，从而导致灾难性的脆性断裂。
挑战者号：低温失效
1986年1月28日，美国东部时间11：38，挑战者号航天飞机从佛罗里达州肯尼迪航天中心升空。结果73秒后，航天飞机凌空爆炸，机上所有7名宇航员全部遇难。
后续的事故调查分析表明，由于发射时外部温度低于火箭推进器的工作温度，燃料箱底部的2个O型密封圈因低温而失效，进而导致燃料泄露而引发爆炸。著名物理学家费曼曾在国会通过演示一个小实验来证明这种观点。他将橡胶圈用镊子夹住，放进冰水中片刻后再度夹起，结果发现橡胶圈上留下了镊子的痕迹，说明O环的材料在低温下会失去弹性。
德国高速列车：疲劳断裂
1998年6月3日，由慕尼黑开往汉保的德国ICE884次高速列车在运行至距汉诺威东北方向附近的小镇埃舍德时，发生了第二次世界大战后德国最为惨重的列车脱轨行车事故。事故发生后12辆拖车全部脱轨。造成101人死亡，88人重伤。
事后经分析，该列车的橡胶弹性车轮是引起本次事故的原因之一。该列车的轮箍是轧制的无缝钢圈，通过热效应压在轮心上，轮心是铸钢轮体，中间有一层橡胶体。轮箍轧制时残留气泡或矿碴，在高压负荷动力作用下，就可能开裂，当然也可能是由于轮箍材料老化产生“疲劳断裂”所致。
哥伦比亚：裂痕
2003年2月1日，美国东部时间上午9：00，“哥伦比亚”号航天飞机在返航时失事解体，7名机组宇航员全部遇难。
根据航天飞机残骸材料分析结果显示，左机翼隔热瓦受损是导致失事的主要原因。一块冷冻的隔热瓦发生脱落，砸在了左翼复合材料面板下半部分，造成了裂痕。在返航时，高温粒子进入裂痕，使机翼铝合金、铁基合金、镍基合金熔化，从而导致飞机失控、解体。
因材料问题而导致的灾难还有很多很多。这些事故在时时刻刻警醒着我们对材料绝不能掉以轻心。
值得一提的是，在事故发生后，针对残骸的一系列分析在寻找事故的原因过程中发挥了极大作用。而为了避免悲剧的发生，材料学科也衍生出对材料服役情况的分析这一方向。材料失效分析和服役分析，就像是材料的医生，一个看病，一个预防，合力避免悲剧。
泰坦尼克：低温脆性
1912年4月14日，英国豪华游轮泰坦尼克号撞上冰山，随后船裂成两半后沉入大海，船上1500多人丧生。泰坦尼克号海难被认为是和平时期死伤人数最惨重的海难之一。
当时，泰坦尼克号被认为是“永不沉没”，巨大的反差令人百思不得其解。经过数十年的探索发现，泰坦尼克所使用的含硫钢板在低温呈现脆性是导致其沉没的主要原因。受限于冶炼水平，泰坦尼克号所使用的钢材含硫量很高，所以脆性很高。再加上当时航行海域的水温在-40℃-0℃之间，钢材的力学行为由韧性变成脆性，从而导致灾难性的脆性断裂。
挑战者号：低温失效
1986年1月28日，美国东部时间11：38，挑战者号航天飞机从佛罗里达州肯尼迪航天中心升空。结果73秒后，航天飞机凌空爆炸，机上所有7名宇航员全部遇难。
后续的事故调查分析表明，由于发射时外部温度低于火箭推进器的工作温度，燃料箱底部的2个O型密封圈因低温而失效，进而导致燃料泄露而引发爆炸。著名物理学家费曼曾在国会通过演示一个小实验来证明这种观点。他将橡胶圈用镊子夹住，放进冰水中片刻后再度夹起，结果发现橡胶圈上留下了镊子的痕迹，说明O环的材料在低温下会失去弹性。
德国高速列车：疲劳断裂
1998年6月3日，由慕尼黑开往汉保的德国ICE884次高速列车在运行至距汉诺威东北方向附近的小镇埃舍德时，发生了第二次世界大战后德国最为惨重的列车脱轨行车事故。事故发生后12辆拖车全部脱轨。造成101人死亡，88人重伤。
事后经分析，该列车的橡胶弹性车轮是引起本次事故的原因之一。该列车的轮箍是轧制的无缝钢圈，通过热效应压在轮心上，轮心是铸钢轮体，中间有一层橡胶体。轮箍轧制时残留气泡或矿碴，在高压负荷动力作用下，就可能开裂，当然也可能是由于轮箍材料老化产生“疲劳断裂”所致。
哥伦比亚：裂痕
2003年2月1日，美国东部时间上午9：00，“哥伦比亚”号航天飞机在返航时失事解体，7名机组宇航员全部遇难。
根据航天飞机残骸材料分析结果显示，左机翼隔热瓦受损是导致失事的主要原因。一块冷冻的隔热瓦发生脱落，砸在了左翼复合材料面板下半部分，造成了裂痕。在返航时，高温粒子进入裂痕，使机翼铝合金、铁基合金、镍基合金熔化，从而导致飞机失控、解体。
因材料问题而导致的灾难还有很多很多。这些事故在时时刻刻警醒着我们对材料绝不能掉以轻心。
值得一提的是，在事故发生后，针对残骸的一系列分析在寻找事故的原因过程中发挥了极大作用。而为了避免悲剧的发生，材料学科也衍生出对材料服役情况的分析这一方向。材料失效分析和服役分析，就像是材料的医生，一个看病，一个预防，合力避免悲剧。