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为什么两块金属在太空相遇时会自动焊接在一起?

时间:2021-03-25 20:04:44


广阔而虚幻的太空包含着许多未知的秘密。几十年前,在人造地球卫星发射到太空后,一些带有太阳能电池机翼的卫星经常出现令人费解的故障。太阳能电池板在拉伸时自动焊接在一起。这曾经让科学家感到困惑。

后来,科学家们发现,这实际上是太空中常见的一种现象,叫做冷焊。当然,这与我们通常看到的冷焊不同。在太空中,冷焊是一种完全自然的现象。在空间环境中,如果两块金属碰撞在一起,它们就会紧密地结合在一起,变成一块金属。为什么会这样呢?

事实上,包括金属在内的所有物质都是由原子组成的。有些物质的原子结构比较松散,容易与其他物质结合,其他物质很强,如金属,在高温、高压等条件下会加速原子的扩散,从而使物质分离在一起。空间冷焊本质上是一种加压焊接,但它与我们在生活中遇到的情况有很大的不同。在高真空空间环境中,金属表面会失去吸附气体等物质。当两种金属在空间相遇时,原子自然结合在一起,这一现象被称为粘附。如果金属表面没有氧化膜,它只是一个金属原子,这两种金属会结合为一个整体,这就是冷焊现象。

太空冷焊现象曾给人类航天器带来巨大损失。

起初,人类不知道冷焊的原理,有人曾提出空间不适合人类探索的结论,但在发现冷焊的原因后,人类自然想出了一种解决方法,就是在空间材料的表面涂上保护膜,这样两种金属的原子之间就会有一道屏障,从而防止冷焊的发生。

有许多材料可以阻隔冷焊,如氧化铝、三氧化铬、钼酸盐等三氧化铝,用这些氧化物制成的薄膜可以有效地减少金属之间的摩擦,从而有效地减少金属零件在航天器上的冷焊。

目前,空间冷焊的现象已经由人类发展起来,人类现在有了真空钎焊技术,即人工制造真空环境来加热内部焊接,这种焊接方法可以生产工艺水平很高的产品,特别是在容易氧化的金属焊接领域,具有广阔的应用前景,如航空工业、原子能工业等。

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