2013年3月9日金属材料国内外进展状况

战略性新兴产业-新材料领域

金属专题材料的国内外总体发展情况目前我国正处于国民经济建设转型期，随着经济增长方式的转变和产业结构调整，重点推动节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料和新能源汽车七个战略性新兴产业快速发展。这些新型产业的发展对金属材料设计、强韧化和长寿化机理、制备工艺和服役行为等提出了更高的要求。

本课题为金属材料组，我国的七个战略性新兴产业中使用到的金属材料包括：钢铁材料及有色金属材料，主要为高端装备制造、新能源等产业提供基础材料。

1．本专题材料的国外总体发展情况

（1）本专题材料的国外发展现状

高端装备制造主要包括航空产业、卫星及应用产业、轨道交通装备业、海洋工程装备以及智能制造装备五个细分领域。

航空产业、卫星及应用产业主要以有色金属为主，由于有色金属新材料在发展高技术、改造和升级传统产业以及增强综合国力和国防实力方面起着重要的作用，世界各先进国家都非常重视材料的研究发展及产业化技术开发工作。随着我国等发展中国家制造业的兴起，低端有色金属材料的生产加工正逐步转向发展中国家，但日本、美国、德国、俄罗斯等发达国家在新型有色金属材料领域仍然保持着技术资本的领先优势，一些关系到高技术工业的高性能有色金属结构和功能材料一直占据着垄断地位。美铝、德铝、法铝等世界先进企业在高强高韧铝合金材料的研制生产领域占据世界主导地位，是全球航空航天、交通运输等领域轻质高强材料的供应主体；全球钛加工企业经过联合和兼并，已向着集团化、国际化的方向迈进了一步，形成了美、日、独联体三足鼎立的局面。美国的Timet、RMI 和Allegen Teledyne等三大钛生产企业的总产量占美国钛加工总量的90%，它们也是世界航空级钛材的主要供应商。日本的三菱、古河以及美国的奥林等企业则主导着全球高强高导铜合金市场，凭借技术先导优势赢得了高额利润和竞争优势。

轨道交通装备业、新能源产业中主要涉及特殊钢，如高铁用轴承钢、高铁用弹簧钢、高铁用齿轮钢、风电用轴承钢、环保用不锈钢等。国外特殊钢（不含电工钢）年产量约8800万吨，产量和所占钢产量比例也相对稳定且呈缓慢增长趋势。工业发达国家特钢产量一般占其钢总产量的15%～20%，其中瑞典的特殊钢比高达45%～50%。特殊钢总体水平最高的国家是日本，其产量和出口量位居发达国家之首。其它一些发达国家在某些特殊钢品种上也都各有特色，如瑞典是世界上“特殊钢比重”最高的国家，其SKF公司的轴承钢、山德维克公司的工模具钢在国际上具有很高的知名度；法国的不锈钢、精密合金；奥地利的工模具钢；美国和英国的高温合金等都居国际一流水平。国外的特钢产品具有尺寸精度高、钢中有害物质少、夹杂控制水平高、使用寿命长、耐热耐腐蚀等使用性能优异的特点。

海洋工程装备建造商的第一阵营公司主要在欧美，它们垄断了海洋工程装备开发、设计、工程总包及关键配套设备供货；而海洋工程装备用钢的国外生产厂家分布在日本和德国，其中的代表厂家为日本JFE公司、日本新日铁公司与德国迪林根公司。国外由于海洋工程装备用钢开发时间较长，产品更加成熟，主要体现为如下特点：（1）标准专用化。日本JFE公司对海洋平台钢板形成了自己的企业标准系列，如JFE-HITEN系列高强钢板、JFE-HITEN系列良好焊接性及大线能量焊接钢板、低温用钢板及耐海水腐蚀钢板等；美国有针对海洋平台用钢的API2W和2Y标准，对有特殊要求的钢板，如低温、应变时效、表面质量等进行了规定；（2）大规格高强度。JFE公司海洋平台用钢抗拉强度为360~980MPa，可以生产、厚度达１２５～１５０ｍｍ的特厚板；（3）特殊使用性能上，如大线能量焊接性能、寒冷地区使用要求的-40度以下的低温韧性，耐海洋环境腐蚀等方面表现优异。

（2）本专题材料的国际重大突破性技术、颠覆性技术以及发展趋势

国际有色金属新材料的发展呈现以下趋势：一是由于发达国家对材料基础研究和应用研究巨大的人力、物力和财力支撑，使得材料的研究发展成为一种国家行为，如美国的“新千年材料”、日本的“2030年的科学技术”以及欧洲的“（未

来材料科学）白皮书”等都体现了这一趋势。二是世界范围内开发新材料与改进和合理利用传统材料并重，这就要求通过材料制备加工和成形技术的创新以及对传统材料加工的产业技术升级等技术手段优化材料制备加工工艺，同时大幅提升材料的使用性能。这方面的例子有日本的纳米计划、21世纪之光计划以及韩国的G7计划等。三是由于材料领域涉及面大、应用面广、与国民经济各领域的关联度广的特点，因此材料研究与应用开发联系更加紧密，学科交叉和多部门参与不断加强。材料开发的一个重要趋势就是按特定的应用目标来进行，需求已经成为材料开发的主要原动力，因此世界各国都致力于把材料发展纳入到产、学、研一体化发展的平台进行支持，以满足各个工业部门对材料开发的不同要求。四是有色金属结构材料作为量大面广、关键支撑作用不可替代的新材料受到了很大的重视，其中铝、钛、镁等轻质结构材料对能源、资源、环境的作用日见突出，铜及铜合金作为结构功能一体化的重要工业材料其性能要求和制备加工工艺迅速提高，锆合金、锌合金等有色金属材料对高技术发展的支撑作用日见明显。

材料领域是国民经济的基础领域，新材料的研发、生产遵循自身的规律在材料性能指标、工业化量产规模以及研制应用周期等方面有一个循序渐进的过程，很难有什么重大突破性技术。但近年来在一些技术领域的快速进步为有色金属材料的发展提供了更为便捷的思路和技术源泉，这些领域的重大突破大大提高了有色金属新材料的竞争力，甚至可能形成导致重大技术变革的颠覆性技术。如先进短流程生产技术，包括大型铝及铝合金半连铸技术和铸轧技术、铝加工的热连轧和冷连轧生产技术，铜合金线材的连铸连轧技术、连续挤压技术等。

海洋工程用钢近年来的主要发展趋势发展趋势表现为４个方面：一是高强度，二是厚规格，三是低温韧性良好，四是高耐蚀性。

国外特钢行业工艺技术发展趋势为：1）转炉生产特殊钢的比重增加；2）炉外精炼进一步加强，真空精炼比例逐步提高；3）连铸比例提高，连铸坯断面有大型化发展趋势，但连铸尚不能完全代替模铸；4）采用先进的连续和在线的轧制与处理技术。国外特钢产品质量向超纯化、高功能化发展。轴承钢主要趋势是提高寿命和降低成本，向高洁净度和性能多样化两个方向发展。为适应高温、高速、高负荷、耐蚀、抗辐射的要求，进一步研发高温轴承钢和不锈钢轴承等。弹簧钢主要趋势是高纯净度、高强度、高抗疲劳性和高抗弹性衰减性。不锈钢主要