一、基本概述

异种材料连接技术（dissimilar materials joining，DMJ）指通过物理（机械连接/固态连接）、化学（胶接连接）或冶金手段，使两种及以上物理/化学性质显著差异的材料（如金属-塑料、陶瓷-合金）在界面形成可靠结合的工程技术，其核心是克服不同材料之间热膨胀系数、晶体结构或化学相容性等不匹配问题，实现结构功能一体化。

二、分类信息

三、详细解释

异种材料连接技术是现代制造业中不可或缺的关键技术之一，广泛应用于汽车、航空航天、电子信息和医疗等领域。异种材料连接技术涵盖的种类较多，主要可以分为四大类：机械连接技术、冶金连接技术、胶接连接技术和固态连接技术。

（1）机械连接技术：通过物理互锁结构实现异种材料机械固定的工艺，如铆接、螺接等。

（2）冶金连接技术：通过高温熔化界面或填充材料，使异种材料在原子层面相互扩散/混合，冷却后形成冶金结合的工艺，如电阻熔钎焊、激光熔钎焊等。

（3）胶结连接技术：利用高分子胶粘剂的化学粘附力与内聚力，在异种材料界面形成连续胶层实现连接的工艺，如环氧结构胶粘接。

（4）固态连接技术：在材料不熔化的前提下，通过压力、摩擦或扩散作用，使界面原子紧密接触形成键合的工艺，如搅拌摩擦点焊、超声波焊接等。

图1 飞机常用异种材料的连接形式：A、B、C为异种材料，材料A和材料B为搭接或胶接状态；或者材料A与材料B和材料C之间为螺接或铆接状态。图片来源：《腐蚀与防护》

不过，尽管四大类连接技术已经普遍应用到制造业的各个环节，但依然有很多问题有待于探索和研究，其中，最根本的还是要解决由于异种材料特性所带来的连接之后的界面硬脆相、电化学腐蚀、变形和应力等核心技术问题。

同时，机械连接技术要考虑轻量化、连接强度和可维修性的平衡问题，冶金连接技术要聚焦原子级界面的精准调控，胶接连接技术要攻克全生命周期的可靠性，固态连接突破高效化瓶颈和敏感材料适配性问题。

整体而言，四类连接技术正从“单一工艺突破”走向复合化-智能化-绿色化协同，实际应用过程中没有万能工艺，只有最优组合。

四、应用领域/前景

近年来，随着新材料在生产中的广泛应用，材料连接问题日益凸显。异种材料连接技术因其能够结合不同材料的优异性能，在众多工业领域中发挥着重要作用，具体应用如下：

在汽车工业领域，为实现燃油汽车节能减排、电动汽车续航能力提升，汽车工业轻量化发展趋势日益凸显，轻量化材料应用比例不断提高。异种材料连接技术在汽车制造中的应用，为实现这一目标提供了有力支持。通过将铝合金与高强度钢等材料结合，汽车制造商能够在不降低车身强度的前提下，显著减轻汽车重量，从而提高燃油效率并减少二氧化碳排放。例如，激光焊接和搅拌摩擦焊等先进的连接技术被广泛应用于汽车车身的制造中，这些技术不仅能够确保连接的可靠性，还能有效减少热变形，提高生产效率。

在航空航天工业领域，异种材料连接技术可以用于连接铝、钛等金属，形成飞机结构，能够满足航空航天对材料的强度、轻量化和耐腐蚀性的要求。此外，C/C复合材料与金属的连接技术也在航空航天领域得到了广泛应用，特别是在高功率密度电子器件的散热系统中，这种连接方式能够有效解决热量聚集的问题，确保设备的正常运行。

在医疗领域，医疗设备和植入物的制造对材料的生物相容性和精度要求极高。异种材料连接技术在这一领域的应用，为制造高性能的医疗产品提供了支持。例如，钛合金与不锈钢的连接被广泛应用于制造人工关节等医疗植入物。激光焊接技术能够确保植入物的连接精度和生物相容性，从而提高患者的康复效果和生活质量。

五、绿色应用难点

目前，异种材料连接在绿色应用中面临着诸多挑战，这些难点涉及工艺技术、环境影响等多个维度。

一是传统连接工艺的环境问题。胶接是异种材料连接中常用的方法之一，但传统胶粘剂在使用过程中会释放挥发性有机化合物（VOC），可能对环境和人体健康造成危害。虽然低VOC或无溶剂的环保型胶粘剂正在逐步推广，但其成本较高，且在某些应用场景中的性能仍需进一步优化。

二是新型绿色工艺的技术成熟度问题。在中国，异种材料连接技术的研究起步较晚，尽管一些绿色连接技术（如搅拌摩擦焊、超声波焊接等）已经展现出良好的环保性能，但这些技术在实际应用中仍面临设备成本高、工艺参数复杂等问题，限制了在一些中小企业中的应用，难以满足大规模生产的需求。未来需要通过技术创新、设备优化和工艺改进，进一步提高绿色连接技术的性能和应用范围。

图2 铝-不锈钢异种金属搅拌摩擦焊示意图。图片来源：参考来源[5]

本词条贡献者：

宋 涛 中国汽车工程学会智能制造与装备部研究员

路瑞刚 中国汽车工程学会科普文化与传播部部长

本词条审核专家：

王利刚 中国汽车工程学会智能制造与装备部副部长、中国汽车工程学会数字化与智能制造工作委员会副秘书长

孟宪明 中国汽车技术研究中心有限公司中央研究院副院长、集团首席专家

参考来源：

[1]2025-2029年异种材料连接行业深度市场调研及投资策略建议报告 https://www.sohu.com/a/850442898_385826

[2]C/C复合材料连接技术研究进展 https://ccia.xin/zhuantibaogao/2415.html

[3]冯吉才.异种材料连接研究进展[J].航空学报, 2022, 43(2):626413-626413.DOI:10.7527/S1000-6893.2021.26413.

[4]严酷环境中飞机异种材料连接结构的防腐蚀措施 https://mp.weixin.qq.com/s/AcmwJhdMKMX5rOg6ntCoIA

[5]相倩,吕念春,薛鹏,等.铝-钢异种金属搅拌摩擦焊研究现状及展望[J].机械工程学报,2017,53(20):10.DOI:10.3901/JME.2017.20.028.

来源: 科普中国