兩塊鐵為什麼能焊接合在一起

❶ 兩塊金屬能不能合二為一，合成的前提是什麼

伽利略號木星探測器才抵達木星軌道，在開始的長期飛行過程中，伽利略號上的通信天線是默認收起的，而在飛行了一年之後，當科學家們想要打開天線進行數據傳輸的時候，一個意想不到的事情出現了，天線怎麼也打不開，而原因就是天線已經粘在了一起。其實說「粘」並不太合適，其更像是我們平時所說的焊接，這到底是怎麼一回事呢？

如果我們想要讓兩塊金屬合二為一，應該怎麼辦呢？在地球上，我們能夠想到的最好方法恐怕就是焊接了，焊接簡單來講就是對兩塊金屬准備相接的部位進行加熱，在高溫的作用之下，金屬分子的運動速度加劇，金屬熔化為熔融狀態，兩塊金屬的分子快速相互擴散，最終結合到了一起。

那麼我們是否可以在地球上製造真空環境來實現冷焊呢？是可以的，不過這與我們平時儲存衣物食品所說的抽真空可不是一回事，我們那種抽真空距離真空還差了十萬八千里。

❷ 把兩塊鐵放到太空中會變成一塊鐵，在地球上會這樣嗎

液態的同種東西放到一起就會融合成一體，固態的東西放到一起卻不會這樣，比如兩塊光滑平整的鐵塊兒放到一起，並不會成為一塊鐵，然而這只是在地球上我們生活的環境中是這樣，如果在外太空中，將兩塊光滑平整的鐵放到一起，最終它們會成為一塊鐵。

那麼為什麼在地球上我們生活的環境中不會發生這種現象呢？這是因為地球上有空氣，特別是氧氣，很多金屬都很容易和氧氣發生反應生成氧化物，鐵元素就很容易和氧氣生成三氧化二鐵，或者四氧化三鐵，導致鐵塊的表面形成一層氧化膜，而氧化物是一種分子結構，和氧氣分子結合的鐵的化物就不再是游離的金屬原子狀態，電子和原子核都會在固定的位置上，於是兩個鐵塊等金屬就不能發生冷焊現象，粘接到一起了。

不過從事金屬加工的朋友可能發現過有的鐵等金屬剛加工出來的時候，放到一起也會發生粘連現象，這是因為這個時候兩塊金屬表面還沒有發生氧化反應，而且這兩塊金屬的表面必然非常平整，可接觸的地方比較多，其部分金屬原子間發生了類似太空中的冷焊現象造成的，那麼這也說明兩塊絕對光滑平整的鐵塊兒，如果表面鐵原子還沒有和氧氣發生反應，把兩者放到一起，擠出兩塊鐵塊之間的空氣，也是會成為一塊鐵的，所以在地球表面的環境中也並非不會發生冷焊現象。

❸ 太空中兩塊金屬為什麼會焊到一起呢

在地球上，金屬之間想要牢固連接在一塊，需要焊接到一起才行，金屬只要不通過焊接，相互之間碰撞也不會走到一起，但這種情況要是到了太空中，那可就不一樣了。

太空中，兩塊金屬要是碰到一起，那想分開可就難了，太空中的兩塊金屬一旦相吻，那就會牢牢焊接到一塊不分開，這種情況，在學術和技術上，有一名詞叫冷焊。我們地球上的冷焊技術是利用壓力來焊接一些金屬，不需要用電，用氣，也無需加熱，也不需用填料和焊劑，焊接起來的電線結實牢固，常用於發動機漆包線的焊接。

不過隨著太空科技的不斷進步，未來太空中發生這種冷焊現象的可能性會越來越少，主要是材料不同。想要在太空中立足，就必須要研製適合太空生存的新型材料，地球上能使用的普通金屬是不行的，需要一種特殊的金屬，現在我們的飛行器還是使用的一些普通金屬。這並不能適應未來太空的探索，尤其是未來載人探索的宇宙飛船的所用材料，必須要用更加強硬安全，適合太空環境的新型材料

❹ 如果兩塊金屬在太空中接觸，就會熔接在一起，為什麼

兩塊表面潔凈的金屬，在高真空度的條件下緊密貼在一起，時間久了以後就會粘合到一起，這叫做「冷焊現象」。

物理學告訴我們，原子的微觀熱運動，在宏觀層面就是溫度；熱力學和量子力學都告訴我們，絕對零度不可達到，微觀層面的熱運困弊磨動始終存在。

固體金屬的原子之間由化學鍵連接，兩塊金屬在高真空狀態下接觸，由於它們之間沒有其他物質的阻礙，兩側金屬的原子在熱運動提供的動能下，會發生隨機的漂移，然後在表面層緩慢地相互滲透和擴散，最終導致兩塊金屬粘在一起，這就是冷焊現象。

非金屬物質，不同的金屬之間，也可能發生冷焊現象，主要看材料本身的延展性，以及兩側材料的相容性，接觸壓力等等。

在空氣中的兩塊金屬很難發生冷焊現象，這是因為空氣中的金屬很容易在表面生成氧化物，阻礙了金屬原子的相互滲透，另外接觸時由於表面不可能絕對光滑，空氣中的氣體分子也會阻礙金屬原子的相互滲透，但是在真空中，冷焊現象將會很明顯。

冷焊現象對人類有好處也有壞處，比如在1989年，美國NASA發射了伽利略號木星探測器，在離開地球時發現飛船的主天線無法完全打開，主天線一共18根，有3根無法打開，好在備用天線能用。

這導致飛船與地球之間的傳輸效率大打折扣，本來主天線完全打開能以每秒134K的速度向地球傳送信息的，現在每秒只能傳輸大約1K的數據，正是因為該故障，伽利略號木星探測器不得不放棄幾個預先安排好的任務，比如對木衛一的探測等等。

經過研究發現，伽利略號主天線無法完全打開的原因正是「冷焊現象」，伽利略號本定於1986年發射的，後來因為挑戰號失事發射時間被推遲，經地面的多次改造和長時間的儲存，折疊主天線由於冷焊現象粘在一起，導致升空汪斗後無法正常打開，經此教訓之後，以後的航天器都會對可能發生冷焊的地方進行特殊處理。

現在，人們根據冷焊發生的原理，發明了各種各樣的冷焊機，比如手鉗冷焊機無需使用電能也能焊接，原理是施加壓力把金屬（鋁、銅、鉑、錫等等）表面積擴大，使原來阻礙焊接的保護膜破裂，然後在負載的作用下，讓潔凈的金屬基質緊密接觸並融合，實現原子層面的連接。

這種現象是存在的，在學術和技術上稱為「冷焊」，雖然還不清楚人類有沒有在太空中做過這樣的實驗，但是這樣的事情卻在太空中發生過。美國人發射的一架探測器曾經發生過這樣的事情，這架探測器本來是要去探測幾大行星的，在探測完金星水星之後，其天線旋轉軸就被冷焊焊住了，沒辦法只好啟用了備用天線，但是效率只有主天線的百分之一。

那麼為什麼會發生這種現象呢？其實道理也很簡單，就是兩塊相同的金屬在太空真空環境下接觸的時候，其兩個接觸面表層的原子之間沒有任何阻擋，那麼在接觸的時候兩個表層上的原子就會相互抓住對方，使之成為一體，冷焊現象就是這樣發生的。美國人的探測器之所以出現那種狀況，就是因為其旋轉軸的金屬連接處處理的太簡單，探測器的進入太空之後，經過一段時間的使用，上面的氧化層被磨掉了，在暫停使用的時候，冷焊現象就發生了。

那麼這地球上為什麼很少看到這種現象呢？其實主要有兩個原因，首先就是金屬的裸露面會迅速氧化，形成一個氧化層，這樣兩塊金屬在一塊的時候，會因為氧化層的阻隔而無法發生冷焊現象，還有一個原因就是地球上空氣的存在會使兩塊金屬之間有所阻擋，所以兩塊金屬的金屬原子難以直接相連，那麼冷焊現象當然就不容易發生了。

但是地球上也並不是絕對不會發生這種現象，如果兩塊金屬的表層不氧化，並且之間沒有空氣等東西隔開的話，把它們放到一起擠壓一下，使其接觸面的原子充分的接觸，也是會發生冷焊現象的。

這個現象在太空 探索 中非常重要，其實科學上有一個專有名詞來形容這種現象，「冷焊」。傳統的焊接需卜頃要高溫將兩塊等待焊接的金屬融化，熔融狀態下的金屬相互擴散、融合到一起，降溫之後固化連接到一起。

冷焊則是指在常溫甚至低溫狀態下，兩塊金屬碰到一起後融為一體的現象。對於這種現象，費曼曾經開玩笑地形容說：因為兩塊金屬中的原子搞不清楚自己到底屬於哪一塊金屬，於是乾脆融合到了一起。

這自然是玩笑話，原子不會有意識，但金屬原子的擴散確實真實發生的。通常情況下我們觀察不到這種現象，是因為地球表面充滿了大氣，將兩塊金屬放到一起，他們之間還是會有隔層，例如氧化層或者空氣層。這些隔層組織了金屬原子的自由擴散，使得通常情況下兩塊金屬無法自動合為一體。但在太空之中，沒有氧化層和氣體層的阻隔，兩塊金屬的原子可以自由擴散，無縫銜接到一起後，於是就會發生「冷焊」現象。

這種現象對太空 探索 影響很大。例如上世紀美國發射的伽利略號木星探測器，就是由於發生了冷焊現象，造成天線無法按計劃打開，信號傳導大受影響。因此為了防止這種現象發生，折疊裝置、傳動裝置之間都會使用油類或其他物質相互隔開，避免兩塊分離的金屬靠在一起時融合到一起，影響正常功能。