異種材料連接技術

定義同技術背景

異種材料連接技術，係指將物理、化學性質差異顯著嘅兩種或多種材料（如鋼同鋁、鋁同碳纖維複合材料、金屬同塑膠等）進行可靠接合嘅一類專門工藝方法嘅統稱。佢係多材料混合車身得以實現嘅核心技術前提。喺多材料混合車身變成輕量化主流趨勢嘅背景下，傳統嘅電阻點焊等單一工藝已無法滿足異種材料嘅連接需求。

技術挑戰

異種材料連接面臨多項固有難題。唔同材料嘅熔點、熱膨脹係數差異巨大，喺焊接過程中介面反應難以控制，易形成脆性金屬間化合物（IMC），嚴重降低接頭力學性能同服役可靠度。

以鋼鋁連接為例，傳統焊接工藝中，鋁同鋼嘅物理化學性質差異大，介面潤濕性差，焊後易生成粗大連續嘅脆性金屬間化合物層，導致接頭強度唔夠。

此外，異種金屬間因為腐蝕電位唔同，喺潮濕環境中易發生電化學腐蝕，需要透過結構膠隔離或塗層防護等手段解決。

主要技術路線

目前異種材料連接技術已經發展出多條並行路線。自衝鉚接（SPR）而係目前鋼鋁混合車身應用最廣泛嘅機械連接方式，透過鉚釘穿透上層板材後喺底層材料中形成機械互鎖結構實現連接。膠鉚複合連接喺自衝鉚接基礎上加入結構膠，膠層即起到絕緣隔離、防止電化學腐蝕嘅作用，又能發揮結構膠抗剪強度咁高嘅優勢，令接頭抗剪性能提升至純鉚接嘅兩倍以上。激光熔釺焊針對鋼鋁焊接難題，透過低熱輸入控制同介面反應靶向調控，將脆性金屬間化合物層厚度控制在2~3微米，接頭強度可達母材嘅90%以上，已經喺車門、吸能盒等部件實現產業化應用。電阻鉚焊複合連接（RRW）將電阻點焊同鉚接嘅機械互鎖機制相複合，基於傳統電阻點焊平台實現異質金屬連接，相容性強、設備改造成本低。攪拌摩擦鉚焊（F-SPR）等新型工藝亦喺研發中，透過喺鉚釘表面形成氧化層實現介面電絕緣，有效減輕異種材料接頭嘅電偶腐蝕問題。針對碳纖維複合材料同金屬嘅連接，粘接、螺釘連接及感應焊接各有適用場景，其中粘接接頭嘅力學性能係研究重點。喺碳纖維增強熱塑性複合材料同鋁合金嘅連接中，透過激光毛化喺鋁合金表面預製微織構以提升介面結合強度，係目前嘅研究方向之一。最新出現嘅NCW熔核控制電阻焊技術則宣稱實現咗鋼鋁直接焊接，已經喺電池托盤等部件上推進產業化驗證。

產業意義

異種材料連接技術係多材料混合車身由設計走向量產嘅關鍵一環。佢直接決定咗輕量化方案能否喺保證安全性同耐久性嘅前提下實現減重目標。無論係鋁鋼混合車身、碳纖維-鋁混合結構，定係鎂合金同其他材料嘅組合應用，都依賴連接技術嘅突破來填補車身輕量化設計同製造嘅短板。