在材料科学的世界里，钢铁和铝就像是两个“性格”迥异的家族成员，很难融洽相处。如何将一块坚硬的钢铁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位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科研团队攻克了钢铝连接关键技术，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。

《沈阳日报》2025年11月28日7版

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几乎行不通。

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。

姜海昌（右）、闫德胜分析钢铝复合连接件性能。

姜海昌科研团队通过多年集智攻关，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，就是可以把这种技术理解为一种材料的“自由恋爱”过程。

首先，将经过精密处理的钢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，这个温度远低于铝的熔点，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努力下，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。

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，其泄漏率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，这项技术尤其在制冷领域最为适用。“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。”