什么是“異種材料連接技術”？一文說清

2026年是“十五五”開局之年，正是將宏觀“規劃圖”細化為可行“施工圖”的關鍵階段。在這個過程中，我們會頻繁遇到一系列聽起來專業又前沿的“科技名詞”，比如“綠色供應鏈”“清潔低碳氫”等。這些術語并非空洞的概念，它們背后折射的是未來幾年科技突破、產業轉型與生活演進的真實方向。

那么，這些詞究竟意味著什么？它們將如何具體地改變我們的日常？今天，就讓我們走進“異種材料連接技術”這個名詞。

什么是異種材料連接技術？

異種材料連接技術（dissimilar materials joining，DMJ）指通過物理（機械連接/固態連接）、化學（膠接連接）或冶金手段，使兩種及以上物理/化學性質顯著差異的材料（如金屬-塑料、陶瓷-合金）在界面形成可靠結合的工程技術，其核心是克服不同材料之間熱膨脹系數、晶體結構或化學相容性等不匹配問題，實現結構功能一體化。

異種材料連接技術的分類信息

異種材料連接技術的分類

異種材料連接技術是現代制造業中不可或缺的關鍵技術之一，廣泛應用于汽車、航空航天、電子信息和醫療等領域。異種材料連接技術涵蓋的種類較多，主要可以分為四大類：機械連接技術、冶金連接技術、膠接連接技術和固態連接技術。

機械連接技術：通過物理互鎖結構實現異種材料機械固定的工藝，如鉚接、螺接等。

冶金連接技術：通過高溫熔化界面或填充材料，使異種材料在原子層面相互擴散/混合，冷卻后形成冶金結合的工藝，如電阻熔釬焊、激光熔釬焊等。

膠結連接技術：利用高分子膠粘劑的化學粘附力與內聚力，在異種材料界面形成連續膠層實現連接的工藝，如環氧結構膠粘接。

固態連接技術：在材料不熔化的前提下，通過壓力、摩擦或擴散作用，使界面原子緊密接觸形成鍵合的工藝，如攪拌摩擦點焊、超聲波焊接等。

圖1 飛機常用異種材料的連接形式：A、B、C為異種材料，材料A和材料B為搭接或膠接狀態；或者材料A與材料B和材料C之間為螺接或鉚接狀態。圖片來源：《腐蝕與防護》

不過，盡管四大類連接技術已經普遍應用到制造業的各個環節，但依然有很多問題有待于探索和研究，其中，最根本的還是要解決由于異種材料特性所帶來的連接之后的界面硬脆相、電化學腐蝕、變形和應力等核心技術問題。

同時，機械連接技術要考慮輕量化、連接強度和可維修性的平衡問題，冶金連接技術要聚焦原子級界面的精準調控，膠接連接技術要攻克全生命周期的可靠性，固態連接突破高效化瓶頸和敏感材料適配性問題。

整體而言，四類連接技術正從“單一工藝突破”走向復合化-智能化-綠色化協同，實際應用過程中沒有萬能工藝，只有最優組合。

異種材料連接技術的

應用領域及發展前景

近年來，隨著新材料在生產中的廣泛應用，材料連接問題日益凸顯。異種材料連接技術因其能夠結合不同材料的優異性能，在眾多工業領域中發揮著重要作用，具體應用如下：

在汽車工業領域，為實現燃油汽車節能減排、電動汽車續航能力提升，汽車工業輕量化發展趨勢日益凸顯，輕量化材料應用比例不斷提高。異種材料連接技術在汽車制造中的應用，為實現這一目標提供了有力支持。通過將鋁合金與高強度鋼等材料結合，汽車制造商能夠在不降低車身強度的前提下，顯著減輕汽車重量，從而提高燃油效率并減少二氧化碳排放。例如，激光焊接和攪拌摩擦焊等先進的連接技術被廣泛應用于汽車車身的制造中，這些技術不僅能夠確保連接的可靠性，還能有效減少熱變形，提高生產效率。

在航空航天工業領域，異種材料連接技術可以用于連接鋁、鈦等金屬，形成飛機結構，能夠滿足航空航天對材料的強度、輕量化和耐腐蝕性的要求。此外，C/C復合材料與金屬的連接技術也在航空航天領域得到了廣泛應用，特別是在高功率密度電子器件的散熱系統中，這種連接方式能夠有效解決熱量聚集的問題，確保設備的正常運行。

在醫療領域，醫療設備和植入物的制造對材料的生物相容性和精度要求極高。異種材料連接技術在這一領域的應用，為制造高性能的醫療產品提供了支持。例如，鈦合金與不銹鋼的連接被廣泛應用于制造人工關節等醫療植入物。激光焊接技術能夠確保植入物的連接精度和生物相容性，從而提高患者的康復效果和生活質量。

異種材料連接技術的

綠色應用難點

目前，異種材料連接在綠色應用中面臨著諸多挑戰，這些難點涉及工藝技術、環境影響等多個維度。

一是傳統連接工藝的環境問題。膠接是異種材料連接中常用的方法之一，但傳統膠粘劑在使用過程中會釋放揮發性有機化合物（VOC），可能對環境和人體健康造成危害。雖然低VOC或無溶劑的環保型膠粘劑正在逐步推廣，但其成本較高，且在某些應用場景中的性能仍需進一步優化。

二是新型綠色工藝的技術成熟度問題。在中國，異種材料連接技術的研究起步較晚，盡管一些綠色連接技術（如攪拌摩擦焊、超聲波焊接等）已經展現出良好的環保性能，但這些技術在實際應用中仍面臨設備成本高、工藝參數復雜等問題，限制了在一些中小企業中的應用，難以滿足大規模生產的需求。未來需要通過技術創新、設備優化和工藝改進，進一步提高綠色連接技術的性能和應用范圍。

圖2 鋁-不銹鋼異種金屬攪拌摩擦焊示意圖。圖片來源：參考來源[5]

參考文獻

[1]2025-2029年異種材料連接行業深度市場調研及投資策略建議報告 https://www.sohu.com/a/850442898_385826

[2] C/C復合材料連接技術研究進展 https://ccia.xin/zhuantibaogao/2415.html

[3] 馮吉才.異種材料連接研究進展[J].航空學報, 2022, 43(2):626413-626413.DOI:10.7527/S1000-6893.2021.26413.

[4] 嚴酷環境中飛機異種材料連接結構的防腐蝕措施 https://mp.weixin.qq.com/s/AcmwJhdMKMX5rOg6ntCoIA

[5]相倩,呂念春,薛鵬,等.鋁-鋼異種金屬攪拌摩擦焊研究現狀及展望[J].機械工程學報,2017,53(20):10.DOI:10.3901/JME.2017.20.028.

策劃制作

作者丨宋濤 中國汽車工程學會智能制造與裝備部研究員

審核丨路瑞剛 中國汽車工程學會科普文化與傳播部部長

責編丨王夢如

審校丨徐來 張林林