在普通人眼里，焊接和钎焊不被认为是非常新奇有趣的研究，然而研究者眼中，钎焊更像是一门艺术，特别是在使用配备冷热台的显微镜观察这些工艺过程时常常可观测到令人赞叹的视觉奇观：

↑ 原位观测熔融焊料在涂布过程中滴落在平坦的铜表面时发生的现象 ↑

· 焊接是在低于450°C的温度下，利用熔点相对较低的第三种金属或合金，将两块金属紧密结合的过程。

· 钎焊则是一种在高于450°C的温度下，将填充金属或合金加热至熔化状态，随后通过毛细作用渗透至两个或多个紧密贴合的部件之间的连接工艺。

通过变温原位观测技术可观察到，在液态下，熔化的填充金属与助熔剂会与基体金属形成一层薄薄的交互层，冷却后，这一层将形成异常坚固的密封接合，这得益于晶粒结构的相互作用。对于某些特定金属，如镍铁合金（Nitinol），它们之间可以形成低温共晶，使得两种金属在远低于各自熔点的温度下就能紧密结合。

有研究机构正在研究聚焦于材料行为及制造过程中的传输现象（例如金属连接——钎焊和焊接、界面现象以及相关的微观与宏观特性）。为了深入理解这些复杂的相互作用，了解并观察各种金属表面和界面上的过程至关重要。通过精确控制温度和气氛，研究团队能够模拟出过程特性，进而研究各种反应的动力学机制。

许多分析工作依赖于扫描电子显微镜（SEM）、能量色散光谱（EDS）以及电子探针微分析（EPMA）等传统材料表征手段，冷热台搭配各类光学仪器也被证实为其中非常有效的一种技术。本次研究中使用冷热台系统适配光学显微镜及高帧率相机（高达500帧/秒）协同作业，从而观测和记录实验结果。

↑ 案例：果果仪器CH600S光学冷热台适配光学显微镜进行材料表征测试实验 ↑

↑ 果果仪器光学冷热台CH600S ↑

↑ 果果仪器超高温热台H1500T ↑

↑ 一个关于如何研究单帧换面来探究相关过程中的信息的案例 ↑

如上图所示，这四个帧的序列显示了从包层熔化开始的铝接头的形成过程，我们可以清晰地观察到熔融材料沿着自然形成的复杂凹槽网络流动的景象。这一系列图像是在恒定600°C条件下，历经两分钟拍摄所得，放大倍数为40倍。

此外，类似的观测流程同样适用于研究如扩散和磨削等表面特性。在另一个案例中，研究团队通过在15秒内将铝焊条加热至587~600°C的温度范围，成功捕捉到了材料表面变化的连续图像。

↑ 加热后的铝焊条在不同温度下的状态的记录图像 ↑

这些观察让我们能够更深入地洞察金属界面上的各种过程。通过灵活调整大气环境和温度条件，我们有可能开发出更加系统化的设计方法，而非仅仅依赖传统的、较为随机的“艺术式”开发途径。实时监测这些现象为我们提供了丰富的信息，有助于构建关于钎焊和焊接过程中材料加工的科学理论，使这门原本已相当成熟的工艺艺术更加科学化。

科研人员通过实施动态加热和等温实验，成功获取了大量宝贵的工艺数据。这些数据对于他们的工业和学术合作伙伴而言，是实现研究目标的重要助力。不仅能帮助科研人员更透彻地理解钎焊过程中熔融金属微层的流动机制以及结合的形成过程，还深入探索了金属间化合物的形成及其对现代应用中无铅焊料性能的影响。