开栏语
沈阳拥有雄厚的科教资源，国家、省、市等各级实验室星罗棋布，遍布全市各个角落，涵盖新材料、新能源、生物医药等各个产业，产出着一项又一项重要科技成果，推动科技创新和产业创新深度融合。本报今起开设“深潜实验室”栏目，以第一视角带领读者走进实验室，深潜其中，呈现这些最新科技成果的独特魅力，探寻在科研世界里那些不为人知的动人故事。让我们开启这场深潜，下一站，或许是人工智能实验室里的人机对话，或许是精密仪器中的微观世界。每一次深潜，都会发现沈阳创新的新深度；每一次浮出水面，又将带回照亮未来的智慧宝藏。深潜实验室，我们和您一起看到的，不仅是科学的现在，更是沈阳的未来图景。
在材料科学的世界里，钢和铝就像是两个“性格”迥异的家族成员，很难融洽相处。如何将一块坚硬的钢和一块轻巧的铝牢牢地连接在一起，就像让一名健壮的举重运动员和一名灵巧的芭蕾舞者手拉手跳舞呢？中国科学院金属研究所姜海昌研究员团队攻克了钢铝连接关键技术，使钢和铝“喜结连理”，让航空航天、能源化工以及民生等领域广泛使用钢铝复合连接件成为可能。
“强扭的瓜不甜”
为什么钢和铝很难“在一起”？姜海昌介绍，在一般情况下，要想把钢和铝牢固地连接，大家最直接的想法就是焊接。不过，常规焊接在面对钢和铝时并不能解决问题。
钢和铝的热物理性质差异大，两者“脾气”不合。钢的熔点高达约1500℃，而铝只有约660℃。还没等到钢熔化，铝早就“化成水”了。此外，它们的导热、膨胀速度都不同，一受热就“各顾各的”，容易产生巨大的内部应力，导致连接处开裂。
钢和铝在冶炼时互不相容，两者通常“互不搭理”。在高温下，钢和铝反应会生成多种脆硬的金属间化合物。这些化合物像一层脆弱的“夹心饼干”，使得连接点一碰就碎，毫无强度可言。
让材料“自由恋爱”
姜海昌带领团队集智攻关，历经多年努力终于找到了一种更巧妙、更温和的“牵线”方法，发明了“挤压扩散连接技术”。用姜海昌的话说，可以把这种技术理解为材料的“自由恋爱”过程。
首先，将经过精密处理的钢部件和铝部件紧紧地贴在一起，放置在一个特定的密闭环境中，为钢和铝打造一个温馨的“相亲环境”。
然后，施加适当的温度和压力，这个温度低于铝的熔点，不会让任何一方熔化，但又足够高，能让双方的金属原子活跃起来，为相亲对象“升温加压”。
在压力和温度的共同作用下，钢和铝接触界面处的原子获得了能量，开始缓慢地越过边界，互相渗透到对方的地盘里去，这就是“原子搬家”。
经过一段时间，钢和铝因为原子渗透已经形成“你中有我、我中有你”的局面，最终在界面处形成了一个牢固的、原子级别的冶金结合，钢和铝终于“融为一体”。
“这个过程不是强行焊接，而是让它们自然地‘长’在一起。通过这种方式，我们成功地绕开了焊接的陷阱，制造出了浑然一体的钢铝复合连接件。”姜海昌说。
经得起
“冰与火”的考验
那么这项技术有多厉害呢？
用这种技术制造出来的钢铝连接件，拥有令人惊叹的性能。它“身材”百变，应用范围广，工艺适应性非常强，可以生产从小指粗细到直径1.5米以下的各种规格连接件，长度可达到1米。连接处的强度非常高，可以达到与铝材本身同等的强度。如果受力过大，破坏点会先出现在铝材部分，而不是连接界面。密封性强，可以做到滴水不漏。即使用最挑剔的氦气质谱仪检测，其泄漏值也低于一个极严苛的标准，确保在输送高危、昂贵介质时万无一失。连接界面极其稳定，能够经得起“冰与火”考验。它可以承受从零下196℃（液氮温度）到300℃再到零下196℃ 的反复剧烈热冲击，而不会开裂或失效。即使在500℃的高温下短暂停留，其性能也依然稳定。
姜海昌表示，这项“挤压扩散连接技术”就像一名“月老”，不依靠蛮力，而是通过创造合适的条件，让天生“不合”的钢与铝在原子层面实现完美结合。
姜海昌团队研制的新型钢铝复合连接件已在一些国家重大科学装置、大型装备中实际应用。如何将这项技术推广到民用领域，是他目前思考的问题。
姜海昌介绍，新型钢铝复合连接件，作为钢制品和铝制品连接的中间体，几乎适用于所有涉及钢和铝连接的部位和场景。因为钢和铝拥有差异较大的导热系数，这项技术尤其适用于制冷领域。“在特殊领域实现关键核心技术突破，是科研人员的责任。我们将持续开展关键核心技术攻关，服务国家需求，为高端装备轻量化、高性能化提供技术支持。”
沈阳日报、沈报全媒体
记者 岳雨