焊接，尤其是金属材料的焊接，在制造业中发挥着关键作用。随着科学技术的进一步发展，越来越多的场合需要用到金属的焊接，尤其是在各种水下环境（河流、湖泊、海洋等）作业。此外，在易燃易爆的有机溶剂（如酒精）或极端低温液氮中的有效金属焊接技术也仍未有过研究。这些环境所代表的应用场合十分普遍，比如燃料储存容器和运输管道，以及与液氮同样低温的空间站、月球和火星等太空环境。在如此极端环境下，传统依靠熔化金属实现焊接的方式被完全限制，现有的焊接技术几乎“无计可施”。 因此，开发液体/极端环境（易燃易爆、极低温、深海等）下金属材料焊接技术对于满足国防、海上开采、能源储存、空间探索等领域日益严格的焊接加工需求具有重要的意义。
基于以上挑战，我院马将教授团队利用非晶合金这一金属材料独特的超声振动诱导塑性，开发出了一种新型的液体极端环境下金属材料高效焊接技术，成功地实现了金属材料（非晶合金）在水、海水、酒精以及液氮环境下的多种形式焊接。以上研究成果以“Joining of metallic glasses in liquid via ultrasonic vibrations”为题在知名学术期刊Nature Communications发表论文。其中，研究生李路遥为论文第一作者，马将教授为通讯作者。该工作获得了广东省基础与应用基础研究重大项目、国家自然科学基金委项目和国家重点研发计划项目的支持。
液体环境下金属材料（非晶合金）超声振动焊接的示意图以及焊接样品展示图
与常规焊接方式通过高温使金属熔化不同，超声振动下的焊接是使焊接表面“低温软化”而发生冶金结合，论文中证明了该过程几乎没有温度的作用参与。
非晶合金在液体环境（海水/酒精/液氮）下的焊接过程
该研究还尝试了更复杂的焊接方式，并对金属材料在液体环境等极端条件下的制造成型进行了探索。此外，这种焊接方式被证明不仅仅局限于非晶合金与非晶合金的焊接，研究人员还利用非晶合金“低温软化”的特性连接其他材料，比如将非晶合金嵌入到其他构件、将非晶合金作为铆钉进行铆接等，具有良好的制造成型加工质量。
超声振动下金属材料（非晶合金）在液体环境中的复杂制造成型，可为极端条件（深空深海）下的制造加工提供新的思路。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-42014-x
撰写：李路瑶
排版：陈泽贤
一审一校：马将
二审二校：梁雄
三审三校：吴宗泽
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