在普通人眼里，焊接和釬焊不被認(rèn)為是非常新奇有趣的研究，然而研究者眼中，釬焊更像是一門藝術(shù)，特別是在使用配備冷熱臺的顯微鏡觀察這些工藝過程時常常可觀測到令人贊嘆的視覺奇觀：

↑ 原位觀測熔融焊料在涂布過程中滴落在平坦的銅表面時發(fā)生的現(xiàn)象 ↑

· 焊接是在低于450°C的溫度下，利用熔點(diǎn)相對較低的第三種金屬或合金，將兩塊金屬緊密結(jié)合的過程。

· 釬焊則是一種在高于450°C的溫度下，將填充金屬或合金加熱至熔化狀態(tài)，隨后通過毛細(xì)作用滲透至兩個或多個緊密貼合的部件之間的連接工藝。

通過變溫原位觀測技術(shù)可觀察到，在液態(tài)下，熔化的填充金屬與助熔劑會與基體金屬形成一層薄薄的交互層，冷卻后，這一層將形成異常堅固的密封接合，這得益于晶粒結(jié)構(gòu)的相互作用。對于某些特定金屬，如鎳鐵合金（Nitinol），它們之間可以形成低溫共晶，使得兩種金屬在遠(yuǎn)低于各自熔點(diǎn)的溫度下就能緊密結(jié)合。

有研究機(jī)構(gòu)正在研究聚焦于材料行為及制造過程中的傳輸現(xiàn)象（例如金屬連接——釬焊和焊接、界面現(xiàn)象以及相關(guān)的微觀與宏觀特性）。為了深入理解這些復(fù)雜的相互作用，了解并觀察各種金屬表面和界面上的過程至關(guān)重要。通過精確控制溫度和氣氛，研究團(tuán)隊能夠模擬出過程特性，進(jìn)而研究各種反應(yīng)的動力學(xué)機(jī)制。

許多分析工作依賴于掃描電子顯微鏡（SEM）、能量色散光譜（EDS）以及電子探針微分析（EPMA）等傳統(tǒng)材料表征手段，冷熱臺搭配各類光學(xué)儀器也被證實(shí)為其中非常有效的一種技術(shù)。本次研究中使用冷熱臺系統(tǒng)適配光學(xué)顯微鏡及高幀率相機(jī)（高達(dá)500幀/秒）協(xié)同作業(yè)，從而觀測和記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

↑ 案例：果果儀器CH600S光學(xué)冷熱臺適配光學(xué)顯微鏡進(jìn)行材料表征測試實(shí)驗(yàn) ↑

↑ 果果儀器光學(xué)冷熱臺CH600S ↑

↑ 果果儀器超高溫?zé)崤_H1500T ↑

↑ 一個關(guān)于如何研究單幀換面來探究相關(guān)過程中的信息的案例 ↑

如上圖所示，這四個幀的序列顯示了從包層熔化開始的鋁接頭的形成過程，我們可以清晰地觀察到熔融材料沿著自然形成的復(fù)雜凹槽網(wǎng)絡(luò)流動的景象。這一系列圖像是在恒定600°C條件下，歷經(jīng)兩分鐘拍攝所得，放大倍數(shù)為40倍。

此外，類似的觀測流程同樣適用于研究如擴(kuò)散和磨削等表面特性。在另一個案例中，研究團(tuán)隊通過在15秒內(nèi)將鋁焊條加熱至587~600°C的溫度范圍，成功捕捉到了材料表面變化的連續(xù)圖像。

↑ 加熱后的鋁焊條在不同溫度下的狀態(tài)的記錄圖像 ↑

這些觀察讓我們能夠更深入地洞察金屬界面上的各種過程。通過靈活調(diào)整大氣環(huán)境和溫度條件，我們有可能開發(fā)出更加系統(tǒng)化的設(shè)計方法，而非僅僅依賴傳統(tǒng)的、較為隨機(jī)的“藝術(shù)式”開發(fā)途徑。實(shí)時監(jiān)測這些現(xiàn)象為我們提供了豐富的信息，有助于構(gòu)建關(guān)于釬焊和焊接過程中材料加工的科學(xué)理論，使這門原本已相當(dāng)成熟的工藝藝術(shù)更加科學(xué)化。

科研人員通過實(shí)施動態(tài)加熱和等溫實(shí)驗(yàn)，成功獲取了大量寶貴的工藝數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)對于他們的工業(yè)和學(xué)術(shù)合作伙伴而言，是實(shí)現(xiàn)研究目標(biāo)的重要助力。不僅能幫助科研人員更透徹地理解釬焊過程中熔融金屬微層的流動機(jī)制以及結(jié)合的形成過程，還深入探索了金屬間化合物的形成及其對現(xiàn)代應(yīng)用中無鉛焊料性能的影響。