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材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，材料與國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國防建設(shè)和人民生活密切相關(guān)。人們曾把信息、材料和能源譽(yù)為當(dāng)代文明的三大支柱。然而大量的事實(shí)證明，材料的失效帶來的災(zāi)難和損失是不可估量的。材料的提前失效，主要來源于材料在運(yùn)行環(huán)境、制造環(huán)境和自然環(huán)境的作用下引發(fā)的腐蝕、磨損 （ 摩擦磨損磨蝕 ）、疲勞 （ 疲勞與腐蝕疲勞 ） 造成的，它們給世界各個(gè)國家都造成過重大損失，引發(fā)過許多重大事故。
1、臺(tái)灣高雄燃?xì)獗ㄊ鹿?/strong>
2014 年 8 月 1 日臺(tái)灣高雄發(fā)生的燃?xì)獗ㄊ鹿?，原因是管道老舊造成的接縫泄漏，或是雨水造成的管道腐蝕，從而造成燃?xì)獾男孤鸨ā?/span>
2、青島“11.22”事故
2013 年，山東省青島市發(fā)生的“11·22”中石化東黃輸油管道泄漏爆炸重大事故，直接原因正是輸油管道與排水暗渠交匯處管道腐蝕減薄、管道破裂，引發(fā)爆炸。
3、哥倫比亞號(hào)航天飛機(jī)：裂痕
2003 年 2 月 1 日，美國東部時(shí)間上午 9：00，“哥倫比亞”號(hào)航天飛機(jī)在返航時(shí)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(shí)，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。
4、日本福島嚴(yán)重的核泄漏
2011 年 3 月 11 日，日本發(fā)生里氏 9.0 級(jí)地震并引發(fā)高達(dá) 10 米的強(qiáng)烈海嘯，日本福島核電站建筑物不幸爆炸，引發(fā)了高溫核燃料泄漏。德國 GEOMAR Helmholtz Centre 預(yù)測2018 年整個(gè)太平洋將被福島核廢水災(zāi)難性地全面污染。造成此次災(zāi)難的原因之一是超役工作，設(shè)備老化。日本專家在分析核電站泄漏事故原因時(shí)也認(rèn)為是設(shè)備老化所致，包括原子爐壓力容器的中性子脆化、壓力抑制室出現(xiàn)腐蝕等。從這次事故發(fā)生后出現(xiàn)閥門失靈等現(xiàn)象分析也能證實(shí)這一點(diǎn)。
5、德國高速列車：疲勞斷裂
1998 年 6 月 3 日，由慕尼黑開往漢堡的德國 ICE884 次高速列車在運(yùn)行至距漢諾威東北方向附近的小鎮(zhèn)埃舍德時(shí)，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(shí)殘留氣泡或礦碴，在高壓負(fù)荷動(dòng)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。
6、“應(yīng)力腐蝕”引發(fā)空難
早期英國彗星式民用客機(jī)、美國 F11 戰(zhàn)斗機(jī)由于應(yīng)力腐蝕發(fā)生空中墜毀，一時(shí)在國際上引起轟動(dòng)，腐蝕也會(huì)引起機(jī)毀人亡。隨著高強(qiáng)度、超高強(qiáng)度材料的使用，沿海或海上用飛機(jī)的增多，腐蝕引發(fā)的事故不斷，見怪不怪，腐蝕確實(shí)會(huì)誘發(fā)飛行事故，逐漸被人們所認(rèn)識(shí)。
1982 年一架日本航空公司的 DC-8 客機(jī)在上海機(jī)場著陸時(shí)，沖出跑道， 造成幾十人受傷，事后查明是緊急剎車用的高壓氣瓶內(nèi)壁應(yīng)力腐蝕開裂而爆破，損壞了液壓系統(tǒng)及部分附件，致使正常剎車和應(yīng)急剎車系統(tǒng)全部失效而釀成事故。
7、挑戰(zhàn)者號(hào)航天飛機(jī)：低溫失效
1986 年 1 月 28 日，美國東部時(shí)間 11:38，挑戰(zhàn)者號(hào)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(shí)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(gè)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(fèi)曼曾在國會(huì)通過演示一個(gè)小實(shí)驗(yàn)來證明這種觀點(diǎn)。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(huì)失去彈性。
8、臺(tái)灣民航客機(jī)：失事
1981 年我國臺(tái)灣民航客機(jī) b-737空中失事，其原因是機(jī)身下部高強(qiáng)度鋁合金結(jié)構(gòu)件多處發(fā)生嚴(yán)重的晶間腐蝕和剝蝕，進(jìn)而形成裂紋。
9、拉克氣田：應(yīng)力腐蝕開裂
法國的拉克氣田 1951 年因設(shè)備發(fā)生了應(yīng)力腐蝕開裂得不到解決，不得不推遲到 1957 年才全面開發(fā)。
10、 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(hào)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(hào)海難被認(rèn)為是和平時(shí)期死傷人數(shù)最慘重的海難之一。當(dāng)時(shí)，泰坦尼克號(hào)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(hào)所使用的鋼材含硫量很高，所以脆性很高。再加上當(dāng)時(shí)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。
幾點(diǎn)啟示
實(shí)際上人類在進(jìn)步的過程中，大量的進(jìn)步是出自于“發(fā)生了問題”“造成了危害”“引發(fā)了事故”所帶來的，是它們“教訓(xùn)”了我們，千干萬萬的進(jìn)步就是這樣“教訓(xùn)”出來的，“失敗是成功之母”！
為此，人們對各種工業(yè)產(chǎn)品所用材料的環(huán)境作用進(jìn)行了概括，它包括：
（1） 在加工制造過程中，損傷了材料固有的耐蝕性、耐摩性和耐疲勞性能，留下了隱患。
（2） 在使用運(yùn)行過程中，動(dòng)應(yīng)力、靜應(yīng)力、溫度、壓力、介質(zhì)等對制成為零部件的材料發(fā)生了破壞作用。
（3） 在停機(jī)或使用過程中，各種自然環(huán)境，包括濕度、溫度、氣壓、大氣污染等的腐蝕作用。這三種作用往往是協(xié)同進(jìn)行，互為加重，使材料提前失效，引發(fā)了種種事故，造成了難以挽回的損失：發(fā)生嚴(yán)重事故，危害世界各國人民的生命財(cái)產(chǎn)安全；造成這些國家嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失；阻礙這些國家高新技術(shù)的發(fā)展；造成大量的材料損失、浪費(fèi)、污染環(huán)境；造成大量的能源消耗；污染環(huán)境、危害地球、影響人類的可持續(xù)發(fā)展。
為此，人們需要總結(jié)一套減少事故、提高使用可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性和耐久性，延長材料使用壽命的理論、原則、技術(shù)和措施。其中有許多的進(jìn)步，甚至重大進(jìn)步來自于材料的腐蝕、摩擦磨損磨蝕、疲勞與腐蝕疲勞“引發(fā)了事故”的“教訓(xùn)”中產(chǎn)生的。
確保運(yùn)行的可靠性和耐久性，這樣才能獲得滿意的結(jié)果，達(dá)到可持續(xù)發(fā)展和保護(hù)地球的真正目的。
