两块铁为什么能焊接合在一起

❶ 两块金属能不能合二为一，合成的前提是什么

伽利略号木星探测器才抵达木星轨道，在开始的长期飞行过程中，伽利略号上的通信天线是默认收起的，而在飞行了一年之后，当科学家们想要打开天线进行数据传输的时候，一个意想不到的事情出现了，天线怎么也打不开，而原因就是天线已经粘在了一起。其实说“粘”并不太合适，其更像是我们平时所说的焊接，这到底是怎么一回事呢？

如果我们想要让两块金属合二为一，应该怎么办呢？在地球上，我们能够想到的最好方法恐怕就是焊接了，焊接简单来讲就是对两块金属准备相接的部位进行加热，在高温的作用之下，金属分子的运动速度加剧，金属熔化为熔融状态，两块金属的分子快速相互扩散，最终结合到了一起。

那么我们是否可以在地球上制造真空环境来实现冷焊呢？是可以的，不过这与我们平时储存衣物食品所说的抽真空可不是一回事，我们那种抽真空距离真空还差了十万八千里。

❷ 把两块铁放到太空中会变成一块铁，在地球上会这样吗

液态的同种东西放到一起就会融合成一体，固态的东西放到一起却不会这样，比如两块光滑平整的铁块儿放到一起，并不会成为一块铁，然而这只是在地球上我们生活的环境中是这样，如果在外太空中，将两块光滑平整的铁放到一起，最终它们会成为一块铁。

那么为什么在地球上我们生活的环境中不会发生这种现象呢？这是因为地球上有空气，特别是氧气，很多金属都很容易和氧气发生反应生成氧化物，铁元素就很容易和氧气生成三氧化二铁，或者四氧化三铁，导致铁块的表面形成一层氧化膜，而氧化物是一种分子结构，和氧气分子结合的铁的化物就不再是游离的金属原子状态，电子和原子核都会在固定的位置上，于是两个铁块等金属就不能发生冷焊现象，粘接到一起了。

不过从事金属加工的朋友可能发现过有的铁等金属刚加工出来的时候，放到一起也会发生粘连现象，这是因为这个时候两块金属表面还没有发生氧化反应，而且这两块金属的表面必然非常平整，可接触的地方比较多，其部分金属原子间发生了类似太空中的冷焊现象造成的，那么这也说明两块绝对光滑平整的铁块儿，如果表面铁原子还没有和氧气发生反应，把两者放到一起，挤出两块铁块之间的空气，也是会成为一块铁的，所以在地球表面的环境中也并非不会发生冷焊现象。

❸ 太空中两块金属为什么会焊到一起呢

在地球上，金属之间想要牢固连接在一块，需要焊接到一起才行，金属只要不通过焊接，相互之间碰撞也不会走到一起，但这种情况要是到了太空中，那可就不一样了。

太空中，两块金属要是碰到一起，那想分开可就难了，太空中的两块金属一旦相吻，那就会牢牢焊接到一块不分开，这种情况，在学术和技术上，有一名词叫冷焊。我们地球上的冷焊技术是利用压力来焊接一些金属，不需要用电，用气，也无需加热，也不需用填料和焊剂，焊接起来的电线结实牢固，常用于发动机漆包线的焊接。

不过随着太空科技的不断进步，未来太空中发生这种冷焊现象的可能性会越来越少，主要是材料不同。想要在太空中立足，就必须要研制适合太空生存的新型材料，地球上能使用的普通金属是不行的，需要一种特殊的金属，现在我们的飞行器还是使用的一些普通金属。这并不能适应未来太空的探索，尤其是未来载人探索的宇宙飞船的所用材料，必须要用更加强硬安全，适合太空环境的新型材料

❹ 如果两块金属在太空中接触，就会熔接在一起，为什么

两块表面洁净的金属，在高真空度的条件下紧密贴在一起，时间久了以后就会粘合到一起，这叫做“冷焊现象”。

物理学告诉我们，原子的微观热运动，在宏观层面就是温度；热力学和量子力学都告诉我们，绝对零度不可达到，微观层面的热运困弊磨动始终存在。

固体金属的原子之间由化学键连接，两块金属在高真空状态下接触，由于它们之间没有其他物质的阻碍，两侧金属的原子在热运动提供的动能下，会发生随机的漂移，然后在表面层缓慢地相互渗透和扩散，最终导致两块金属粘在一起，这就是冷焊现象。

非金属物质，不同的金属之间，也可能发生冷焊现象，主要看材料本身的延展性，以及两侧材料的相容性，接触压力等等。

在空气中的两块金属很难发生冷焊现象，这是因为空气中的金属很容易在表面生成氧化物，阻碍了金属原子的相互渗透，另外接触时由于表面不可能绝对光滑，空气中的气体分子也会阻碍金属原子的相互渗透，但是在真空中，冷焊现象将会很明显。

冷焊现象对人类有好处也有坏处，比如在1989年，美国NASA发射了伽利略号木星探测器，在离开地球时发现飞船的主天线无法完全打开，主天线一共18根，有3根无法打开，好在备用天线能用。

这导致飞船与地球之间的传输效率大打折扣，本来主天线完全打开能以每秒134K的速度向地球传送信息的，现在每秒只能传输大约1K的数据，正是因为该故障，伽利略号木星探测器不得不放弃几个预先安排好的任务，比如对木卫一的探测等等。

经过研究发现，伽利略号主天线无法完全打开的原因正是“冷焊现象”，伽利略号本定于1986年发射的，后来因为挑战号失事发射时间被推迟，经地面的多次改造和长时间的储存，折叠主天线由于冷焊现象粘在一起，导致升空汪斗后无法正常打开，经此教训之后，以后的航天器都会对可能发生冷焊的地方进行特殊处理。

现在，人们根据冷焊发生的原理，发明了各种各样的冷焊机，比如手钳冷焊机无需使用电能也能焊接，原理是施加压力把金属（铝、铜、铂、锡等等）表面积扩大，使原来阻碍焊接的保护膜破裂，然后在负载的作用下，让洁净的金属基质紧密接触并融合，实现原子层面的连接。

这种现象是存在的，在学术和技术上称为“冷焊”，虽然还不清楚人类有没有在太空中做过这样的实验，但是这样的事情却在太空中发生过。美国人发射的一架探测器曾经发生过这样的事情，这架探测器本来是要去探测几大行星的，在探测完金星水星之后，其天线旋转轴就被冷焊焊住了，没办法只好启用了备用天线，但是效率只有主天线的百分之一。

那么为什么会发生这种现象呢？其实道理也很简单，就是两块相同的金属在太空真空环境下接触的时候，其两个接触面表层的原子之间没有任何阻挡，那么在接触的时候两个表层上的原子就会相互抓住对方，使之成为一体，冷焊现象就是这样发生的。美国人的探测器之所以出现那种状况，就是因为其旋转轴的金属连接处处理的太简单，探测器的进入太空之后，经过一段时间的使用，上面的氧化层被磨掉了，在暂停使用的时候，冷焊现象就发生了。

那么这地球上为什么很少看到这种现象呢？其实主要有两个原因，首先就是金属的裸露面会迅速氧化，形成一个氧化层，这样两块金属在一块的时候，会因为氧化层的阻隔而无法发生冷焊现象，还有一个原因就是地球上空气的存在会使两块金属之间有所阻挡，所以两块金属的金属原子难以直接相连，那么冷焊现象当然就不容易发生了。

但是地球上也并不是绝对不会发生这种现象，如果两块金属的表层不氧化，并且之间没有空气等东西隔开的话，把它们放到一起挤压一下，使其接触面的原子充分的接触，也是会发生冷焊现象的。

这个现象在太空 探索 中非常重要，其实科学上有一个专有名词来形容这种现象，“冷焊”。传统的焊接需卜顷要高温将两块等待焊接的金属融化，熔融状态下的金属相互扩散、融合到一起，降温之后固化连接到一起。

冷焊则是指在常温甚至低温状态下，两块金属碰到一起后融为一体的现象。对于这种现象，费曼曾经开玩笑地形容说：因为两块金属中的原子搞不清楚自己到底属于哪一块金属，于是干脆融合到了一起。

这自然是玩笑话，原子不会有意识，但金属原子的扩散确实真实发生的。通常情况下我们观察不到这种现象，是因为地球表面充满了大气，将两块金属放到一起，他们之间还是会有隔层，例如氧化层或者空气层。这些隔层组织了金属原子的自由扩散，使得通常情况下两块金属无法自动合为一体。但在太空之中，没有氧化层和气体层的阻隔，两块金属的原子可以自由扩散，无缝衔接到一起后，于是就会发生“冷焊”现象。

这种现象对太空 探索 影响很大。例如上世纪美国发射的伽利略号木星探测器，就是由于发生了冷焊现象，造成天线无法按计划打开，信号传导大受影响。因此为了防止这种现象发生，折叠装置、传动装置之间都会使用油类或其他物质相互隔开，避免两块分离的金属靠在一起时融合到一起，影响正常功能。