当连接两块金属时，要么金属在它们相遇的地方熔化一点，要么在两块金属之间引入一些熔化的金属。当金属再次凝固时，就形成了坚固的纽带。但麻省理工学院的研究人员发现，在某些情况下，熔化实际上会抑制而不是促进金属结合。
这一令人惊讶且违反直觉的发现可能会对某些涂层工艺或3d打印的设计产生严重影响，这两种工艺都需要将材料粘在一起并保持原样。
这项研究是由博士后Mostafa Hassani-Gangaraj和David Veysset以及教授Keith Nelson和Christopher Schuh共同完成的物理评论快报和Scripta Materialia．
Schuh是冶金学Danae和Vasilis Salapatas教授和材料科学与工程系主任，他解释说，其中一篇论文概述了观察极高速相互作用的“技术上的革命性进步”，而另一项研究则利用高速成像揭示了金属粒子撞击引起的熔化会阻碍键合。
这种光学装置主要由Veysset开发，配有高速相机，使用16个独立的电荷耦合器件(CCD)成像芯片，可以在3纳秒内记录图像。这台相机的速度非常快，它可以以超音速的速度追踪喷射到表面上的单个粒子，这在以前是不可能的。该团队使用这台每秒可拍摄3亿帧图像的相机来观察喷漆过程，类似于许多行业用于在表面涂上金属涂层的过程。
虽然这些过程被广泛使用,直到现在他们的特征已经经验决定的,因为这个过程本身是如此之快”你不能看到它,你不能告诉发生了什么,从来没有人能够看的时刻粒子影响和棍棒,“Schuh说。因此，人们一直在争论，当这些金属颗粒撞击涂层表面时，它们是否真的融化了。这项新技术意味着现在研究人员“可以观察正在发生的事情，可以研究它，可以进行科学研究，”他说。
这些新图像清楚地表明，在某些条件下，喷在表面的金属颗粒确实会熔化表面，而这出乎意料地阻止了它们的粘附。研究人员发现，这些粒子反弹的时间比表面重新凝固的时间要短得多，所以它们离开了仍处于熔融状态的表面。
如果工程师发现涂层材料粘接不好，他们可能会倾向于增加喷涂速度或温度，以增加熔化的机会。然而，新的研究结果显示了相反的结果:应该避免融化。
事实证明，当撞击粒子和撞击表面保持固体状态，但以一种看起来像液体的方式向外“飞溅”时，最好的结合就发生了。舒赫说，这是“令人大开眼界的观察”。这种现象“在各种金属加工方法中都能发现，”他说。现在，很明显，“要把金属粘在金属上，我们需要在没有液体的情况下制造飞溅。”固体的飞溅物会粘住，而液体的不会。”Hassani-Gangaraj说，有了观察这一过程的新能力，“通过精确的测量，我们可以找到诱导这种结合所需的条件。”
这些发现可能与发动机部件的涂层工艺有关，以便重新使用磨损的部件，而不是将它们扔进废金属箱。Schuh说:“用一个大型土方机械的旧引擎，扔掉它要花很多钱，熔化和重铸也要花很多钱。”“相反，你可以清洁它，并使用喷涂工艺来更新表面。”但这需要喷涂的涂层保持牢固的粘合。
除了涂层，这些新信息还可以帮助设计一些基于金属的增材制造系统，即3d打印。在那里，和涂层一样，关键是要确保印刷材料的一层与前一层牢固地粘在一起。
Schuh说:“这项工作所承诺的是一种精确的数学方法”来确定最佳条件以确保固体键。“这是数学问题，而不是经验问题。”
了下:快速原型
