為此，2012年，歐洲科學(xué)基金會(huì)(ESF)發(fā)布了《冶金歐洲——2012—2022復(fù)興計(jì)劃》[1]科技報(bào)告。在此基礎(chǔ)上，2014年9月22日，ESF又啟動(dòng)了一項(xiàng)為期7年的“冶金歐洲”項(xiàng)目。2015年1月，為進(jìn)一步落實(shí)“冶金歐洲”計(jì)劃的后續(xù)行動(dòng)，歐盟委員會(huì)發(fā)布了《歐洲冶金路線圖：生產(chǎn)商與終端用戶展望》[2]報(bào)告，對(duì)目前歐洲冶金工業(yè)領(lǐng)域中面臨的諸多問題，以及未來中長(zhǎng)期發(fā)展目標(biāo)和發(fā)展主題做了明確的分析和界定。歐洲冶金路線圖的發(fā)布可以進(jìn)一步促進(jìn)歐洲在金屬新材料及其制造技術(shù)等領(lǐng)域的研發(fā)。同時(shí)，加大研發(fā)創(chuàng)新和推動(dòng)下游應(yīng)用行業(yè)發(fā)展也是我國(guó)冶金行業(yè)發(fā)展面臨的關(guān)鍵問題。因此，本文將重點(diǎn)介紹歐洲冶金路線圖的發(fā)布背景和具體內(nèi)容，并在此基礎(chǔ)上提出促進(jìn)我國(guó)冶金行業(yè)在各個(gè)高新技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用的措施建議。
一、歐洲冶金路線圖發(fā)布背景
1.歐洲冶金行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)
地球上自然存在的元素共有90種，其中18種為非金屬元素，如惰性氣體和鹵素等，7種為半金屬元素，而剩余的65種均為金屬元素，其中有60種已經(jīng)作為商用。金屬和合金對(duì)于諸多工業(yè)及工業(yè)制品業(yè)來說至關(guān)重要。在這些金屬元素中，約有20多種被認(rèn)為是歐洲工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵金屬元素。
通常來說，冶金行業(yè)主要包括金屬礦物的勘探、開采、精選、冶煉、軋制成材等相關(guān)行業(yè)，以及涉及金屬的材料科技發(fā)展。整個(gè)冶金行業(yè)創(chuàng)新涉及基礎(chǔ)理論、金屬冶煉、原料添加、規(guī)?；a(chǎn)、新應(yīng)用，以及新產(chǎn)品開發(fā)、材料回收，等等。
從歷史上看，歐洲一直在冶金領(lǐng)域獨(dú)樹一幟。目前，歐盟冶金行業(yè)的生產(chǎn)總值占整個(gè)制造行業(yè)總產(chǎn)值的46%，占國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的11%，是歐洲工業(yè)發(fā)展的重要部門。然而，隨著美國(guó)和亞洲的技術(shù)發(fā)展，歐洲要想保持在金屬制品領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，則需要提高其在產(chǎn)品生產(chǎn)方面的創(chuàng)新能力。
冶金行業(yè)的發(fā)展需要原燃料及其預(yù)處理技術(shù)等多方面的支持。處理技術(shù)的逐步升級(jí)，不僅提高了生產(chǎn)效率和熟練程度，降低了環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)，原料消耗也逐步下降。此外，納米技術(shù)、原燃料和廢棄物最小化技術(shù)以及節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，也將長(zhǎng)期成為冶金工業(yè)創(chuàng)新領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。
因此，考慮到材料學(xué)和冶金學(xué)對(duì)經(jīng)濟(jì)、能源、環(huán)境和社會(huì)發(fā)展等方面的影響，歐洲冶金工業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略將主要側(cè)重以下4個(gè)方面：一是推動(dòng)產(chǎn)品創(chuàng)新，滿足產(chǎn)品和應(yīng)用的新需求，以及經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的新需求;二是提升材料特性和性能;三是充分利用金屬冶煉、制造、加工和再利用等技術(shù)，改進(jìn)礦山勘探、開采、金屬回收技術(shù);四是改善基礎(chǔ)設(shè)施，促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新。
2.歐洲冶金路線圖制定的意義
冶金行業(yè)的發(fā)展對(duì)解決整個(gè)歐洲面臨的社會(huì)挑戰(zhàn)具有重要意義。該報(bào)告為今后10～20年乃至更長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)，歐洲在金屬新材料以及材料性能改善方面的研發(fā)活動(dòng)制定了一份詳細(xì)的議程安排。該路線圖綜合考慮了全部金屬材料的應(yīng)用領(lǐng)域：包括交通、建筑、消費(fèi)品、電子、能源和工具等行業(yè)。這些行業(yè)代表了終端應(yīng)用領(lǐng)域?qū)σ苯鹂萍嫉牟煌枨蟆Ｍ瑫r(shí)，路線圖還指出了各個(gè)領(lǐng)域?yàn)闈M足未來應(yīng)用新需求所應(yīng)達(dá)到的必要條件。該路線圖的實(shí)施，將極大地增強(qiáng)未來歐洲關(guān)鍵冶金技術(shù)的研發(fā)需求和創(chuàng)新，并提升歐洲在先進(jìn)冶金技術(shù)方面的實(shí)力。
二、歐洲冶金業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
1.交通行業(yè)(陸面、海洋和航空)
(1)陸面交通
目前，歐洲冶金行業(yè)在陸面交通領(lǐng)域的應(yīng)用主要包括：
一是涂層。歐洲冶金涂料行業(yè)發(fā)展較為零碎，因此需更好地協(xié)調(diào)這一領(lǐng)域的研發(fā)活動(dòng)。目前，冶金涂層領(lǐng)域的應(yīng)用主要包括：鋅和鋅合金鍍層用于防腐;物理氣相沉積(PVD)技術(shù)、可替代熱浸鍍鋅(HDG)技術(shù)，應(yīng)用于汽車行業(yè)以減少涂層重量，提高耐久性;熱障涂層陶瓷，用于降低發(fā)動(dòng)機(jī)艙溫度;納米摩擦學(xué)，主要提高納米級(jí)潤(rùn)滑性;化學(xué)氣相沉積(CVD)和等離子輔助化學(xué)氣相沉積(PACVD)技術(shù)，用于動(dòng)力傳動(dòng)應(yīng)用中的磨損保護(hù)，并減少摩擦;熱噴涂層技術(shù)，用于減少燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的摩擦，并降低重量。
二是粉末冶金。粉末冶金是歐洲發(fā)展最突出的領(lǐng)域。根據(jù)2011年報(bào)告，歐洲粉末冶金產(chǎn)品每年成交額超過60億歐元。
三是合金。歐盟是全球第二大鋼鐵生產(chǎn)國(guó)，鋼鐵行業(yè)從業(yè)人員超過36萬人，鋼材年產(chǎn)量達(dá)到1.77多億噸，占全球總產(chǎn)量的11%。同時(shí)，歐盟還是世界領(lǐng)先的高附加值鋼材產(chǎn)品的設(shè)計(jì)國(guó)和生產(chǎn)國(guó)。但是，近年來，日本、韓國(guó)、中國(guó)、美國(guó)等國(guó)家的先進(jìn)高強(qiáng)度鋼材(AHSS)發(fā)展較為迅速。
在合金研發(fā)領(lǐng)域，歐洲與日本、美國(guó)合作開展了關(guān)于耐高溫鋼材的研發(fā)。這項(xiàng)研究主要為解決高溫車間以及發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用需求;此外，研究還包含了對(duì)材料長(zhǎng)期斷裂全度的預(yù)測(cè)和中短期的蠕變疲勞作用測(cè)試。
歐洲還開展了鋼材在軌道應(yīng)用方面的研究。隨著鐵路車輛有效載荷的增加，要求軌道鋼的強(qiáng)度要達(dá)到1000～1100MPa，硬度達(dá)到300～320HBW，爭(zhēng)取達(dá)到400HBW。但由于認(rèn)證方面的問題，鐵路多使用碳錳鋼，很難引進(jìn)新等級(jí)鋼材，這是目前亟需解決的難題。
高品質(zhì)鋼材的應(yīng)用越來越廣泛，特別是多相超高強(qiáng)度鋼發(fā)展迅猛。由于解決了焊接性問題，這些鋼材也正被引入市場(chǎng)。同時(shí)，焊接熱循環(huán)對(duì)微觀開發(fā)和動(dòng)態(tài)加載的力學(xué)性能的影響研究也正在進(jìn)行。此外，為改善耐蝕性能，推動(dòng)大范圍應(yīng)用，需進(jìn)一步研究新的涂層技術(shù)。
歐洲針對(duì)輕金屬合金的研發(fā)工作持續(xù)進(jìn)行，如汽車應(yīng)用領(lǐng)域的鋁合金和鎂合金。研究領(lǐng)域包括高強(qiáng)度合金開發(fā)、涂層技術(shù)、焊接技術(shù)和輕質(zhì)泡沫金屬等。目前，歐洲新型合金發(fā)展的最大障礙是缺乏經(jīng)濟(jì)可行的生產(chǎn)工藝、金屬連接技術(shù)以及對(duì)切割邊緣敏感性所帶來的危險(xiǎn)性的充分認(rèn)識(shí)。
四是金屬?gòu)?fù)合材料。歐洲金屬?gòu)?fù)合材料研究主要集中于交通運(yùn)輸應(yīng)用中的高強(qiáng)度輕量化關(guān)鍵部件中。目前，研發(fā)工作主要針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)零部件，而只有嵌入金屬?gòu)?fù)合材料的閥座尚未應(yīng)用到汽車行業(yè)，這主要是由于生產(chǎn)成本過高，加工操作較為困難。
(2)海洋交通
海洋交通領(lǐng)域主要涉及船舶，但是海洋部門還可以包括很多其他與冶金相關(guān)的領(lǐng)域，如：海上建筑、石油和天然氣管道、深海采礦、焊接、輕量化合金等。這些領(lǐng)域涉及的冶金技術(shù)基本類似。
海洋交通領(lǐng)域的創(chuàng)新通常不會(huì)帶來巨大的突破，主要是技術(shù)的逐步改進(jìn)。在這一領(lǐng)域，新技術(shù)的應(yīng)用首先要考慮可靠性和經(jīng)濟(jì)收益，這也就意味著需要穩(wěn)定發(fā)展現(xiàn)有的成熟技術(shù)。然而，需要注意的是，在國(guó)際海洋產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，即使是應(yīng)用的微小進(jìn)展通常也被視為較大的進(jìn)步。正是由于海洋產(chǎn)業(yè)具有如此特性，其不能僅僅局限于單個(gè)國(guó)家，任何進(jìn)展都有可能影響全球的航運(yùn)業(yè)。而海洋交通領(lǐng)域所用材料的變化也正反映了這些趨勢(shì)的變化。正是由于海上建筑物使用了大量的新材料，因而，更要考慮其成本收益率。而從冶金學(xué)的角度來看，這就需要解決包括提高能源使用效率、加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)，以及提高項(xiàng)目收益率等諸多挑戰(zhàn)。
(3)航天
歐洲航天領(lǐng)域發(fā)展較為規(guī)范，如“潔凈天空”聯(lián)合技術(shù)行動(dòng)制定了一系列詳細(xì)具體的研究議程。該行動(dòng)計(jì)劃擁有較高的技術(shù)水平，而后續(xù)計(jì)劃將于2016年開始實(shí)施。
目前，歐洲航空行業(yè)發(fā)展的優(yōu)勢(shì)之一就是基本不存在空白的關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域。但是金屬在航空領(lǐng)域的應(yīng)用仍存在弱點(diǎn)，如耐腐蝕性、損傷容量、重量/強(qiáng)度比、熱性能以及制造成本等。
此外，目前歐洲正在對(duì)航空部件的近凈成型或凈成型制造開展研究，但這將是一個(gè)漫長(zhǎng)的過程。
根據(jù)歐洲航空研究與創(chuàng)新咨詢委員會(huì)預(yù)計(jì)，到2050年，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)每乘客公里二氧化碳排放下降75%、氮氧化物下降90%、噪音下降65%的目標(biāo)。該目標(biāo)將從長(zhǎng)期改變這一領(lǐng)域的產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展。
三、建筑行業(yè)
建筑行業(yè)用金屬通常都被用于基樁、結(jié)構(gòu)材料、強(qiáng)化材料、包層、屋頂、窗框、石膏板釘、門、陽臺(tái)、柵欄、復(fù)合地板、屋頂緊固件、隔墻和天花板、管道、水槽、下水管道和設(shè)備、加熱設(shè)備、煙囪、箔絕緣材料、太陽能電池板、浴室、廚房等。目前，主要使用的金屬材料有鋼鐵、鋁、銅、鋅和不銹鋼。此外，市場(chǎng)上也涌現(xiàn)了一些使用鈦和其他貴金屬材料以及復(fù)合材料的新應(yīng)用，但使用其中一些金屬主要是為了加固和表面拋光。
顯然，金屬的獨(dú)有特性使其成為建筑行業(yè)必不可少的基礎(chǔ)材料。而金屬的耐用性也確保了其較長(zhǎng)的使用壽命。經(jīng)過適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚恚纯蓪?shí)現(xiàn)防水、防震、防腐蝕、防紫外線等功能。
在建筑行業(yè)中，標(biāo)準(zhǔn)化和合格認(rèn)證對(duì)確保行業(yè)安全性和可靠性非常重要。因此，對(duì)于建筑行業(yè)來說，能否同時(shí)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化管理和創(chuàng)新已經(jīng)成為一個(gè)悖論。
四、消費(fèi)品行業(yè)
目前，消費(fèi)品行業(yè)面臨的主要挑戰(zhàn)是如何改善產(chǎn)品性能，包括滿足易于清潔、耐用、耐腐蝕、耐磨損、耐生物污染、避免褪色以及增加產(chǎn)品美觀性等需求。材料性能增強(qiáng)的研究將主要集中于開發(fā)量身定制的表面處理技術(shù)，包括耐腐蝕、耐磨損、耐生物污損、紅外反射性能、觸覺、外觀、耐溫性、清潔性和自愈性。材料制造和加工技術(shù)的改進(jìn)將主要通過傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)近凈成型、減少處理步驟、實(shí)現(xiàn)材料設(shè)計(jì)集成化、避免材料和能源的浪費(fèi)。而其他處理工藝的改進(jìn)則需要加強(qiáng)對(duì)多種不同材料的使用技術(shù)，以及開發(fā)測(cè)試協(xié)議，以預(yù)測(cè)和控制材料的磨損、腐蝕和耐用性。
涉及高強(qiáng)度材料的成形性問題，則需要考慮材料成本。建模和仿真過程可以借助數(shù)學(xué)模型更好地了解物理學(xué)變化對(duì)材料性能的影響。盡管目前由于計(jì)算能力的增強(qiáng)、云計(jì)算的出現(xiàn)和算法的改進(jìn)，仿真技術(shù)獲得了極大的改進(jìn)，但是由于缺乏準(zhǔn)確的材料數(shù)據(jù)，可預(yù)測(cè)性仍然有限，因此在產(chǎn)業(yè)上的應(yīng)用還有很大局限性。
五、電子行業(yè)
電子行業(yè)用金屬主要面臨的挑戰(zhàn)是如何實(shí)現(xiàn)裝置和部件的小型化，這就引發(fā)了對(duì)在惡劣環(huán)境下可正常工作的耐高溫材料的需求量大增。電子和電子應(yīng)用的傳統(tǒng)材料都不適用于此類環(huán)境。而現(xiàn)有的金屬和合金也都不能滿足高性能要求(如高溫、腐蝕性環(huán)境等)。因此，需要?jiǎng)?chuàng)新技術(shù)，開發(fā)合適的新材料。
長(zhǎng)期以來，電子行業(yè)一直是貴金屬的主要消費(fèi)領(lǐng)域。盡管貴金屬在單個(gè)應(yīng)用中的使用量較小，但是電子產(chǎn)品生產(chǎn)量的大幅擴(kuò)張也驅(qū)使生產(chǎn)商開始考慮開發(fā)成本較低的同性能替代產(chǎn)品。而稀土在電子行業(yè)中的使用量也較為廣泛，因此歐洲還需要建立健全戰(zhàn)略材料的管理機(jī)制，增加替代金屬合金的研發(fā)投入，以應(yīng)對(duì)稀土限制供應(yīng)的問題。此外，去除有毒材料也是電子材料行業(yè)長(zhǎng)期發(fā)展的主要任務(wù)。
電子材料發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)就是生產(chǎn)微米和納米級(jí)電機(jī)系統(tǒng)零部件所用的材料。也就是說，當(dāng)機(jī)械裝置的規(guī)格越來越小時(shí)，系統(tǒng)中的表面動(dòng)力，如粘性和摩擦力，就會(huì)起主要作用，從而可能導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生故障。而運(yùn)用建模和仿真的方法進(jìn)行模擬測(cè)試材料結(jié)構(gòu)和性能也是這一領(lǐng)域所面臨的挑戰(zhàn)。
六、能源行業(yè)
歐洲能源行業(yè)擁有一批企業(yè)和技術(shù)，并制定了相應(yīng)的發(fā)展戰(zhàn)略。實(shí)現(xiàn)能源的低成本安全供給仍是行業(yè)發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)力。此外，能源結(jié)構(gòu)、可持續(xù)發(fā)展、能源分布和儲(chǔ)備也同等重要。目前，除了增加可再生能源使用量之外，對(duì)先進(jìn)化石燃料和核能源的需求也一直存在。而實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)最關(guān)鍵的因素之一就是開發(fā)所需的材料。
化石燃料電廠發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)力是研究如何提高工作溫度，以提高熱能效率，特別是將發(fā)電廠與碳捕獲和封存技術(shù)結(jié)合起來，更是催生了新的能源需求。超臨界和超超臨界的蒸汽產(chǎn)生需要承受高壓力和650℃～700℃甚至更高的溫度。而為適應(yīng)此工作環(huán)境的材料需要改善其強(qiáng)度。因此，未來發(fā)電廠需要面臨更高的溫度、更苛刻的環(huán)境和更長(zhǎng)設(shè)計(jì)周期的挑戰(zhàn)。
對(duì)于像地?zé)岚l(fā)電廠、太陽能熱電廠或生物燃料發(fā)電廠等可再生能源領(lǐng)域，也需要面對(duì)這些新要求。像風(fēng)車或太陽能發(fā)電機(jī)所需要的材料通常是功能材料，如磁鐵、接觸器和連接器等。這些部件通常包含稀土或是貴金屬，而這些材料由于供給有限、成本過高、易造成環(huán)境污染，是需要減量化或剔除的。此外，用于支撐太陽能塔或大型風(fēng)車等的結(jié)構(gòu)性元件，以及能源載體的運(yùn)輸、管道或儲(chǔ)存器等也同樣重要。
最后，金屬冶煉廠本身就需要大量能源，并產(chǎn)生大量碳排放。未來，這些因素也都需要加以考慮并進(jìn)一步研究應(yīng)對(duì)辦法。
七、工具行業(yè)
對(duì)于冶金行業(yè)來說，設(shè)備和工具的發(fā)展也是一個(gè)關(guān)鍵組成部分。目前，歐洲的研發(fā)活動(dòng)已開始有針對(duì)性地改進(jìn)冶金設(shè)備和工具，包括縮短產(chǎn)品上市時(shí)間、改善質(zhì)量、改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測(cè)診斷方法等，以提高現(xiàn)有設(shè)備的生產(chǎn)速度和生產(chǎn)能力，從而大幅提高產(chǎn)量，同時(shí)避免額外的資本支出。而產(chǎn)品小型化的趨勢(shì)也要求制造工具小型化，但此類工具目前生產(chǎn)成本較高，產(chǎn)品使用壽命短，且生產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)。
在工具的工業(yè)制造過程中，關(guān)鍵點(diǎn)就是要保證生產(chǎn)流程順暢。從設(shè)計(jì)到維修包括不同的步驟、工具的設(shè)計(jì)、使用的材料、熱處理、工具生產(chǎn)以及表面處理、工件材料、生產(chǎn)條件和維護(hù)等流程。為了確保高生產(chǎn)率和加工經(jīng)濟(jì)性，需要正確選擇工具，并按規(guī)定執(zhí)行所有步驟。
工具的磨損和損壞一直是冶金行業(yè)要解決的問題。歐洲在這一領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)在于其擁有雄厚的知識(shí)儲(chǔ)備和技術(shù)力量，冶金處理工藝在全球領(lǐng)先。歐洲是全球高端工具的頂級(jí)生產(chǎn)商之一，而且在表面工程(包括涂層和處理技術(shù))方面也占有一席之地。歐洲工具行業(yè)發(fā)展的短板在于創(chuàng)新難。主要原因是缺乏能夠預(yù)測(cè)工具使用周期及磨損和損壞機(jī)制的相關(guān)知識(shí)。而其他的問題，諸如關(guān)鍵原材料的獲取、知識(shí)的系統(tǒng)轉(zhuǎn)移，以及即將到來的全球人才短缺也是行業(yè)發(fā)展需要面對(duì)的挑戰(zhàn)。
八、歐洲冶金業(yè)面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)
1.發(fā)展機(jī)遇
(1)交通行業(yè)(陸面、海洋和航空)
一是有效回收再利用。2015年起，95%的汽車零部件將會(huì)實(shí)現(xiàn)回收再利用。經(jīng)驗(yàn)表明，汽車用鋼材可以較好地實(shí)現(xiàn)材料的環(huán)保生產(chǎn)、加工和再利用。
二是輕量化發(fā)展。為了提高能源使用效率，延長(zhǎng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)使用周期，目前車用材料、建筑材料以及造船材料等都向輕量化方向發(fā)展。到2020年，新車碳排放量要低于平均95g/km。這就要求在車用材料方面要加強(qiáng)對(duì)輕質(zhì)高強(qiáng)度金屬和合金的使用，如高強(qiáng)度鋼、鋁以及夾層結(jié)構(gòu)材料等。
三是提高產(chǎn)品質(zhì)量，增強(qiáng)產(chǎn)品耐久性。需要加快改進(jìn)涂層及材料表面處理工藝。金屬表面處理工藝會(huì)對(duì)海洋交通應(yīng)用的最終表面保護(hù)層產(chǎn)生重要影響。因此，需研發(fā)耐腐蝕性更強(qiáng)的新型合金和推進(jìn)器。
(2)建筑行業(yè)
一是符合歐洲相關(guān)法規(guī)。建筑行業(yè)用材料需滿足歐洲標(biāo)準(zhǔn)(hEN)以及歐洲評(píng)估文件(EAD)等的要求。對(duì)建筑產(chǎn)品監(jiān)管的基本要求包括：具有良好的機(jī)械性和穩(wěn)定性、抗火災(zāi)的安全性、環(huán)境友好、衛(wèi)生健康、使用安全性、防噪聲、節(jié)能保溫以及可持續(xù)性，尤其是自然材料的重復(fù)利用性。
二是材料經(jīng)濟(jì)性。建筑材料需要能夠規(guī)?；a(chǎn)。另外，在降低成本的前提下，改進(jìn)建筑材料的耐用性，也有較大的發(fā)展空間。
(3)消費(fèi)品行業(yè)
消費(fèi)品行業(yè)發(fā)展面臨的主要機(jī)遇包括：定制化表面處理工藝的改進(jìn);包括記憶合金材料、自修復(fù)材料等在內(nèi)的智能材料的使用;通過過程建模技術(shù)優(yōu)化材料設(shè)計(jì)，完善產(chǎn)業(yè)鏈、提高材料性能、降低成本、增強(qiáng)材料的可靠性和質(zhì)量。
(4)電子行業(yè)
一是設(shè)備小型化發(fā)展。設(shè)備小型化發(fā)展將促使歐洲進(jìn)一步加強(qiáng)基于金屬的微型和納米級(jí)制造能力。而在便攜式電子設(shè)備領(lǐng)域，歐洲也可進(jìn)一步對(duì)使用的關(guān)鍵金屬實(shí)施更有效的產(chǎn)品生命周期控制。
二是金屬和銅合金的表面改性處理。改進(jìn)金屬和銅合金的表面改性處理工藝，可以降低貴金屬的使用量，并增強(qiáng)材料的耐腐蝕性。此外，還需要加強(qiáng)對(duì)新合金性能的高精度測(cè)量和建模技術(shù)。
(5)能源行業(yè)
一是更高的操作溫度。能源生產(chǎn)操作溫度的提高有助于改善熱力產(chǎn)生過程，提高能源利用效率。因此，在冶金和材料學(xué)領(lǐng)域的創(chuàng)新需要適應(yīng)更高的操作溫度。
二是粉末冶金的應(yīng)用。為適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，需要加強(qiáng)粉末冶金技術(shù)。另外，該技術(shù)也可用于制造形狀復(fù)雜的零部件。
(6)模具行業(yè)
一是成型工具。通過表面處理工藝、涂層技術(shù)、潤(rùn)滑技術(shù)等改善工具表面性能，提高其使用壽命(包括改善耐磨性、硬度、韌性、抗疲勞性、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性等);通過研發(fā)新的工具材料或提升表面處理等級(jí)來提高工具壽命，特別是提高工具在高溫環(huán)境下的壽命;通過增材制造技術(shù)縮短工具從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的周期;通過對(duì)微結(jié)構(gòu)和性能的控制來開發(fā)新材料及利用加工處理工藝來生產(chǎn)新的工具;而產(chǎn)品小型化也有助于利用微型和納米結(jié)構(gòu)表面處理技術(shù)生產(chǎn)微型工具。
二是切割工具。開發(fā)切割工具所需的新材料;開發(fā)針對(duì)難加工材料的新涂層技術(shù);進(jìn)一步利用新型加工工藝制造高品質(zhì)工具;利用微型制造技術(shù)生產(chǎn)切割工具。
2.面臨的挑戰(zhàn)
(1)如何繼續(xù)保持有色金屬行業(yè)的前沿領(lǐng)先地位。力爭(zhēng)為有色金屬下游終端應(yīng)用提供功能強(qiáng)大的材料解決方案。
(2)如何繼續(xù)保持冶金技術(shù)領(lǐng)域的高附加值競(jìng)爭(zhēng)力。這就需要著重加強(qiáng)對(duì)冶金行業(yè)教育培訓(xùn)的力度，提高冶金業(yè)的就業(yè)吸引力，并做好長(zhǎng)期持續(xù)教育的準(zhǔn)備;更好地協(xié)調(diào)科研成果與產(chǎn)業(yè)實(shí)際需求之間的差距;鼓勵(lì)建立研究機(jī)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)間的動(dòng)態(tài)創(chuàng)新合作機(jī)制。
(3)如何應(yīng)對(duì)原材料供給短缺的問題。為解決歐盟原材料供給問題，需要重點(diǎn)關(guān)注原材料價(jià)值鏈，包括金屬冶煉以及金屬可持續(xù)生產(chǎn)。這就需要對(duì)從低等級(jí)的初級(jí)材料和二次材料中生產(chǎn)原材料的冶金工藝進(jìn)行創(chuàng)新;尋求原材料替代品以及替代應(yīng)用等;提高從廢棄物中回收再利用的技術(shù)。
(4)如何實(shí)現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合。在歐洲，從冶金基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的整個(gè)知識(shí)鏈尚不健全，產(chǎn)學(xué)研用結(jié)合不緊密，只有一部分歐洲冶金領(lǐng)域的科研成果轉(zhuǎn)化為工業(yè)產(chǎn)品。因此，需要加大歐洲對(duì)整個(gè)冶金領(lǐng)域研發(fā)項(xiàng)目的支持力度;實(shí)現(xiàn)在歐洲工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)有效的知識(shí)轉(zhuǎn)移;縮短新材料從研發(fā)到產(chǎn)品商業(yè)化生產(chǎn)的時(shí)間;力圖開展新材料研發(fā)和通過改善現(xiàn)有材料加工工藝改進(jìn)現(xiàn)有材料這兩種創(chuàng)新模式;研究開發(fā)多功能材料或多級(jí)材料等研發(fā)流程。
(5)如何提升歐洲冶金行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。為了提升冶金行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，需要降低研發(fā)成本、縮短研發(fā)周期。主要包括：加強(qiáng)對(duì)金屬生產(chǎn)和材料研發(fā)等相關(guān)的建模工作，提高其在材料研發(fā)中應(yīng)用建模和仿真工具的能力，建立國(guó)家先進(jìn)的檢測(cè)設(shè)施。
九、2020年歐洲冶金業(yè)研發(fā)關(guān)鍵領(lǐng)域
1.交通行業(yè)
(1)提高能源使用效率和材料性能
第一，改進(jìn)鋼材等金屬合金的強(qiáng)度。優(yōu)化高強(qiáng)度熱處理鋼材和高強(qiáng)度調(diào)質(zhì)鋼，從而減少焊接時(shí)間和人員數(shù)量、縮短焊接流程、消除切削步驟、穩(wěn)定制作部件質(zhì)量、降低成本;研發(fā)高強(qiáng)度鋼材(HSS)，研發(fā)如高強(qiáng)度低合金(HSLA)、改進(jìn)耐腐蝕性的超低碳貝氏體鋼材(ULCB)，等等，并以合理的價(jià)格供給;通過冷成型技術(shù)處理車身用第三代先進(jìn)超高強(qiáng)度鋼，從而實(shí)現(xiàn)在保持材料同等性能的同時(shí)降低材料的厚度及用量;大規(guī)模生產(chǎn)含鋁低密度鋼，如車身用錳鋁碳鋼;利用熱壓成型技術(shù)改善鋼材強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)鋼材強(qiáng)度達(dá)到1500MPa、具有良好的成型性、延伸率大于10%。同時(shí)，關(guān)注先進(jìn)高強(qiáng)度鋼的低成本生產(chǎn);提高軌道應(yīng)用所需的貝氏體鋼材的焊接性(包括高強(qiáng)度、高耐磨性、有效載荷等);研發(fā)用于軌道交通主體制造的冷成型鋼材;研究在降低成本的前提下生產(chǎn)高強(qiáng)度、高耐磨性和耐腐蝕性的合金鋼(類似于不銹鋼);研發(fā)包含合金元素的低成本不銹結(jié)構(gòu)鋼，以增強(qiáng)機(jī)械性，提高能源使用效率和有效載荷力，增強(qiáng)耐海水腐蝕性;研發(fā)廣泛用于汽車生產(chǎn)的鍍鋅鋼板。
第二，以不含鐵合金作為大型結(jié)構(gòu)的替代材料。
——鋁：擴(kuò)展5xxx到6xxx等級(jí)合金的應(yīng)用，提高合金質(zhì)量;改進(jìn)合金的制造和熱處理工藝，以縮短產(chǎn)品硬化時(shí)間;提高機(jī)械性能，如縮小產(chǎn)品尺寸不小于100nm;研發(fā)高強(qiáng)度可焊接合金，如7xxx系列;改進(jìn)焊接接頭的機(jī)械性能;延長(zhǎng)疲勞壽命，提高抗腐蝕性;利用特定擠壓技術(shù)擴(kuò)展設(shè)計(jì)理念;研發(fā)5xxx系列鎂鋁合金，改進(jìn)強(qiáng)度、成型性和耐腐蝕性;改進(jìn)鋁表面隔絕防護(hù)技術(shù);利用類似或不同材料改進(jìn)焊接性;研究鋁在超過250℃(300℃)條件下的耐高溫性;鋁鋰合金的供給;鋁鎂鈧合金的焊接性。
——鈦：利用近凈成型制造技術(shù)或利用原材料的電解還原技術(shù)降低鈦的生產(chǎn)和精煉成本;研究替代品生產(chǎn)工藝，從而降低鈦合金的生產(chǎn)成本;研究新工藝下鈦的焊接和表面處理技術(shù)。
——銅：研究利用銅滿足所有電器需求;研究汽車用電導(dǎo)體的輕量化;研究更有效的電動(dòng)車用新型導(dǎo)電合金。
第三，基于缺陷的冶金學(xué)。缺陷冶金已經(jīng)存在于現(xiàn)有產(chǎn)品、材料和技術(shù)的前沿研究中。主要是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，利用特定的缺陷，實(shí)現(xiàn)預(yù)定的機(jī)械屬性，從而預(yù)測(cè)其性能。
第四，金屬間化合物。金屬間化合物生產(chǎn)技術(shù)打破了單一元素合金的傳統(tǒng)束縛。目前，歐洲研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)開始此類研究。鈦鋁合金已應(yīng)用到高溫、高密度的推進(jìn)系統(tǒng)中。由于對(duì)這種耐高溫的金屬間化合物需求量較大，而這些材料難于鑄造、焊接以及加工，因此，金屬間化合物的生產(chǎn)技術(shù)將成為未來研究的重點(diǎn)，并將對(duì)汽輪機(jī)高溫應(yīng)用以及公共事業(yè)發(fā)電等行業(yè)產(chǎn)生重大影響。
第五，粉末處理和粉末冶金。需建立粉末冶金材料的供應(yīng)鏈，主要生產(chǎn)難以生產(chǎn)的產(chǎn)品。例如，美國(guó)GE公司利用加入硼的鈦合金進(jìn)行生產(chǎn)，而常規(guī)手段難以實(shí)現(xiàn)其固化。
第六，改善金屬合金生產(chǎn)和耐氣蝕金屬涂層，提高金屬涂層的防污性能。
第七，研發(fā)大型金屬泡沫夾芯材料。生產(chǎn)這種夾芯材料需要改進(jìn)焊接技術(shù)，特別是鋁芯鋼材料。按照設(shè)想，最經(jīng)濟(jì)的方式是以這種金屬夾芯材料制成金屬板，從而實(shí)現(xiàn)金屬車身面板厚度達(dá)到0.1～0.3mm的目標(biāo)。因此，需進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)新材料的研發(fā)和改進(jìn)加工制造技術(shù)，主要涉及激光焊接技術(shù)、攪拌摩擦焊接技術(shù)、冷金屬過渡技術(shù)以及金屬材料連接技術(shù)等。
第八，多功能材料。研究形狀記憶合金材料、智能材料等。
第九，復(fù)合材料。包含金屬和非金屬的混合結(jié)構(gòu)是最常見的設(shè)計(jì)方案，但需解決復(fù)合材料存在的脆性和損傷容限等諸多問題。研究鐵路行業(yè)的高架線路，研發(fā)成本更低、導(dǎo)電性能更好、更耐磨的金屬和合金高架線。
(2)提高產(chǎn)品使用壽命
提高耐腐蝕性和耐疲勞性的同時(shí)，要考慮材料的成本。從冶金的角度來說，改進(jìn)冶金設(shè)計(jì)就意味著現(xiàn)有金屬和非金屬合金關(guān)鍵材料中高成本的合金元素會(huì)被低成本的取代。而這些元素替代將進(jìn)一步促進(jìn)疲勞特性的改進(jìn)。而耐腐蝕性的改進(jìn)可以直接應(yīng)用到現(xiàn)有產(chǎn)品中，但需要滿足REACH法規(guī)的限制。
研究功能化技術(shù)和預(yù)處理技術(shù)，以增強(qiáng)外部保護(hù)涂層的附著力，延長(zhǎng)操作壽命。研究用于金屬/非金屬涂層的物理氣相沉積技術(shù)，以便更好地解決環(huán)境污染提出的新要求。研究新材料(新合金)的振動(dòng)阻尼，減振降噪是汽車和鐵路行業(yè)關(guān)注的兩大領(lǐng)域，由此引發(fā)了對(duì)新材料振動(dòng)阻尼研發(fā)的需求。目前，振動(dòng)阻尼金屬材料包括形狀記憶金屬、鐵合金和其他合金。因此，需要在降低生產(chǎn)成本的前提下，改善這些材料的性能。研究復(fù)合材料和混合型結(jié)構(gòu)，例如由兩種或兩種以上不同材料組成的結(jié)構(gòu)材料。同時(shí)，這也引發(fā)了對(duì)異種材料連接技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)的問題。研究先進(jìn)的鑄造技術(shù)，鑄造技術(shù)是水陸交通部門，尤其是發(fā)動(dòng)機(jī)部件制造部門的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。新型鑄造技術(shù)需進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。此外，可進(jìn)一步研究新的鑄鐵結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)所需力學(xué)性能和導(dǎo)熱系數(shù)之間的有效銜接;研究復(fù)雜機(jī)械故障中，熱機(jī)械疲勞載荷條件和環(huán)境條件與微結(jié)構(gòu)變量之間的關(guān)系;研究銅及銅合金的壓鑄發(fā)展;研究用于海洋應(yīng)用的新型環(huán)保防污技術(shù)。
(3)增強(qiáng)產(chǎn)品安全性
一是生產(chǎn)。材料和使用方式的任何改進(jìn)都必須符合現(xiàn)有工作場(chǎng)所的安全規(guī)定，并且不能給工人增加健康風(fēng)險(xiǎn)。
二是操作。任何新材料的使用都必須遵守嚴(yán)格的防火規(guī)定。這意味著新金屬基復(fù)合材料的開發(fā)和使用都必須具備阻燃能力，如配有夾芯板材或金屬箔片。
三是回收。未來研發(fā)的不需要化學(xué)涂層和處理的金屬結(jié)構(gòu)可能更易回收。這一成果將會(huì)促進(jìn)基于金屬涂層的表面處理技術(shù)的發(fā)展。
2.建筑行業(yè)
加大建筑行業(yè)現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)轉(zhuǎn)移，開展示范工程，加大相關(guān)培訓(xùn)和教育力度。
3.消費(fèi)品行業(yè)
消費(fèi)品行業(yè)正努力改善產(chǎn)品性能，保持歐洲產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。而傳統(tǒng)冶金技術(shù)，如鑄造、制模、成型、連接、加工、熱處理和表面處理等，只有不斷提高資源使用效率和加工效率，提高產(chǎn)品質(zhì)量，才有可能繼續(xù)保持領(lǐng)先地位。此外，還需進(jìn)一步研究先進(jìn)集成技術(shù)和材料建模技術(shù)，包括改善數(shù)據(jù)質(zhì)量、通過過程模擬建模。同時(shí)，應(yīng)用成本更低的新制造材料來進(jìn)行表面處理，將成為未來的長(zhǎng)期研究領(lǐng)域。
消費(fèi)品特有的產(chǎn)品表面性能要求所使用的金屬和表面材料具有較好的耐用性、抗腐蝕性(可以預(yù)防或控制有毒物質(zhì)的溶解和泄露)以及易清潔性。
減少了傳統(tǒng)近凈成型制造技術(shù)的加工步驟，對(duì)材料設(shè)計(jì)進(jìn)行了集成，從而避免了材料和能源的浪費(fèi)。
研發(fā)和部署抗菌銅，以減少醫(yī)療和食品制備環(huán)境中病原體的接觸傳播。
4.電子行業(yè)
開發(fā)耐高溫先進(jìn)合金;提高先進(jìn)電子產(chǎn)品中鉭的應(yīng)用;開發(fā)柔性電子器件中的柔性材料;開發(fā)先進(jìn)電子器件中的微型和納米級(jí)部件;研究薄膜太陽能電池中吸收層材料的工業(yè)化替代;研究有機(jī)電子的低溫兼容過程;開發(fā)具有成本優(yōu)勢(shì)的新工藝，如先進(jìn)電子產(chǎn)品使用的納米結(jié)構(gòu)材料所需的極度塑性變形工藝(SPD);加強(qiáng)微型和納米級(jí)電子器件應(yīng)用中所需的鈹合金和化合物的功能性。
5.能源行業(yè)
開發(fā)用于超臨界復(fù)合循環(huán)設(shè)備的先進(jìn)奧氏體鋼，屈服強(qiáng)度+100MPa、670℃條件下500000h蠕變;研究可用于能源相關(guān)應(yīng)用在極端環(huán)境下的表面優(yōu)化及處理工具;研究用于超高溫燃?xì)廨啓C(jī)以及中間熱交換器的金屬刀片組件生產(chǎn)的材料和工具，包括DS/SC鋼材、ODS、增強(qiáng)纖維金屬、金屬間化合物以及熱障涂層等;減少馬達(dá)和驅(qū)動(dòng)器磁體中稀土的使用量，尋求稀土的替代品;研發(fā)接觸器和大型金屬表面功能層所用的廉價(jià)高純度金屬表面處理技術(shù)，推動(dòng)歐洲制造業(yè)向國(guó)際領(lǐng)先地位發(fā)展;改進(jìn)能源和能源載體傳輸組件以及電能和熱能的儲(chǔ)能材料。
6.工具行業(yè)
改進(jìn)工具表面屬性，如耐磨性、韌性、強(qiáng)度、疲勞性、熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性等，延長(zhǎng)工具使用壽命;研發(fā)利用增材制造技術(shù)設(shè)計(jì)生產(chǎn)復(fù)雜工具，縮短產(chǎn)品交貨時(shí)間;改進(jìn)模具修復(fù)工藝;通過改善對(duì)微觀結(jié)構(gòu)和性能的控制，研發(fā)用于生產(chǎn)成型工具的材料和工藝;研發(fā)具有復(fù)雜幾何形狀、對(duì)尺寸精度要求較高的應(yīng)用制造工具;研發(fā)用于切割工具的新材料;研究難加工但機(jī)械性能和強(qiáng)度優(yōu)良的材料應(yīng)用，開辟其在熱處理領(lǐng)域的發(fā)展機(jī)遇;了解工具的性能和微觀結(jié)構(gòu);監(jiān)測(cè)性能，包括研究監(jiān)測(cè)工具的性能和使用條件。
十、2050年歐洲冶金業(yè)研發(fā)關(guān)鍵領(lǐng)域
1.交通行業(yè)
加大復(fù)合材料在汽車制造領(lǐng)域的應(yīng)用。力爭(zhēng)提高復(fù)合材料的強(qiáng)度、韌性、耐腐蝕性和耐磨損性。目前，日本已經(jīng)研究將復(fù)合材料用于齒輪生產(chǎn)，歐洲Ultrawire計(jì)劃也正在研究超導(dǎo)銅的應(yīng)用。
歐盟正在研發(fā)功能性梯度材料在制動(dòng)系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)等方面的應(yīng)用。功能梯度材料可以通過新的冶金技術(shù)、金屬基復(fù)合材料以及多層表面技術(shù)等進(jìn)行生產(chǎn)，同時(shí)還應(yīng)考慮對(duì)晶粒尺寸的控制要求、接口/界面特性等。
提高鋁合金的回收利用率。如果可以成功研發(fā)應(yīng)用新合金，那么就需要考慮合適的回收利用方法。
作為未來設(shè)計(jì)的一部分，研究金屬的回收可能包括不同類型和等級(jí)的材料，多金屬合金的回收和分解，以及分離、提純和回收等解決方案。
3D打印、增材制造和粉末開發(fā)。這是一個(gè)前景廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，涵蓋了從醫(yī)藥到航空航天各個(gè)領(lǐng)域。因此，該領(lǐng)域的研究主要應(yīng)集中于研發(fā)適合金屬部件制造的粉末。此外，3D打印還可以替代鑄造，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)更有效。
研發(fā)高強(qiáng)高導(dǎo)合金，主要用于電動(dòng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)和汽車其他應(yīng)用(包括高效汽車吹風(fēng)機(jī)、門窗升降機(jī)、擋風(fēng)玻璃刮水器、燃油泵、發(fā)電機(jī)等)的高效無稀土發(fā)動(dòng)機(jī)。
研發(fā)鎂合金板材的熱成型處理技術(shù)。
研發(fā)物理表面金屬處理/涂層，提高金屬耐腐蝕性和防污性。
研發(fā)高溫運(yùn)行狀態(tài)的金屬間化合物?，F(xiàn)有單一金屬元素的合金體系已經(jīng)基本最大限度地實(shí)現(xiàn)其性能。而未來將主要研發(fā)金屬間化合物的應(yīng)用。
研發(fā)一種新的設(shè)計(jì)理念，如基于缺陷的設(shè)計(jì)。
研發(fā)混合金屬/非金屬材料解決方案，包括界面技術(shù)等。
研發(fā)變形材料、功能材料、智能材料、自適應(yīng)金屬材料及復(fù)合材料。
泡沫金屬前景廣闊，但成本相對(duì)較高且技術(shù)不成熟。其長(zhǎng)期的應(yīng)用研發(fā)主要集中于表面運(yùn)輸行業(yè)。
2.建筑行業(yè)
(1)機(jī)械性和穩(wěn)定性
研發(fā)高韌性高強(qiáng)度材料，使其在材料失效前能夠給予足夠的警報(bào);研發(fā)高硬度材料，以防止細(xì)長(zhǎng)元件的彎曲，如泡沫材料需要更高的硬度;研發(fā)輕質(zhì)材料，但應(yīng)注意的是，超輕結(jié)構(gòu)可能會(huì)產(chǎn)生其他問題，如振動(dòng)性、熱慣量和相似性等。
(2)消防安全性
研究金屬材料的火災(zāi)反應(yīng)，主要研究夾雜碳化合物的消防安全用鋼的創(chuàng)新。對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)建筑來說，消防安全是一個(gè)關(guān)鍵問題。因此，研發(fā)具有更好性能的材料具有現(xiàn)實(shí)意義，而且還應(yīng)注意主動(dòng)式和被動(dòng)式的消防保護(hù)。
(3)衛(wèi)生、健康與環(huán)境
表面處理和抗菌處理可以有效解決病態(tài)建筑綜合癥。表面抗微生物銅合金就是一個(gè)很有效的例子。二氧化鈦涂層也可有效實(shí)現(xiàn)表面的自我清潔。通風(fēng)管的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)可以協(xié)助確定是否需要人工干預(yù)。另一個(gè)需要考慮的影響因素是電磁輻射，而金屬表面處理和生物病原體或微生物等材料技術(shù)可以解決這一問題。此外，需考慮回收過程中可能帶來的健康危害，尤其是放射性污染的潛在影響。
(4)使用安全性和無障礙性
墻壁網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)傳感器，可用來跟蹤用戶、預(yù)防入侵、為智能房屋提供無線充電的嵌入式系統(tǒng);利用室內(nèi)導(dǎo)航、建筑信息管理，以及交互式環(huán)境指導(dǎo)用戶運(yùn)動(dòng);等等。
(5)防噪音
高阻尼材料可以降低機(jī)器和建筑結(jié)構(gòu)的振動(dòng)和噪音。因此，需研究鐵鉻合金和鐵鋁硅合金。這些具有高阻尼的鋼材機(jī)械性能較高、耐腐蝕性能好。同時(shí)，建筑物中低成本銅合金在極端條件下的使用可以降低振動(dòng)強(qiáng)度以及地震能量。
(6)能源經(jīng)濟(jì)和節(jié)能保溫
通過冶金技術(shù)有效解決建筑的高效節(jié)能問題，包括空調(diào)、通風(fēng)、隔離和能量的產(chǎn)生、捕獲和儲(chǔ)存，以及功能的集成，如利用嵌入銅導(dǎo)線的高導(dǎo)碳納米管解決電能傳輸?shù)男蕟栴}等。研發(fā)加入金屬氧化錫涂層和薄膜的熱反射玻璃;進(jìn)一步加強(qiáng)相變材料和動(dòng)態(tài)幕墻的使用。通過冶金技術(shù)為海洋和海上應(yīng)用領(lǐng)域提供新的腐蝕保護(hù)系統(tǒng)。
3.消費(fèi)品行業(yè)
改善材料在觸覺、自我修復(fù)和成型加工等方面的表面性能;在材料設(shè)計(jì)時(shí)，掌握可通過過程建模來優(yōu)化產(chǎn)品性能的材料設(shè)計(jì)方法，從而研發(fā)新材料和材料處理工藝，提高材料成型性能;通過過程建模制造凈成型金屬部件。
4.電子行業(yè)
研發(fā)燃料電池用無腐蝕合金或金屬基復(fù)合材料，需要克服現(xiàn)有材料高溫穩(wěn)定性差和高成本等缺陷;降低熱電材料的熱導(dǎo)率;開發(fā)高性能散裝熱電材料;研發(fā)出比日本目前開發(fā)的銅碳納米復(fù)合材料電遷移耐力更好的材料;研究金屬材料在生物電子學(xué)的創(chuàng)新發(fā)展。
5.能源行業(yè)
研發(fā)可在超超臨界混合氣內(nèi)操作的先進(jìn)奧氏體鋼，屈服強(qiáng)度+100MPa、8000℃條件下500000h蠕變;制造用于能源領(lǐng)域中極端環(huán)境下的表面處理工具，將金屬材料的耐高溫性提高到8000℃;研發(fā)用于USC、UHT汽輪機(jī)以及中間熱交換器等組件的先進(jìn)金屬葉片材料，包括DS/SC鋼材、ODS、纖維增強(qiáng)金屬、包括TBCs在內(nèi)的金屬間化合物;改善能源及能源載體運(yùn)輸和儲(chǔ)能設(shè)備的組件性能。
6.工具行業(yè)
掌握成型模具設(shè)計(jì)與制造的相關(guān)知識(shí)，用于控制工具加工過程的特定溫度、機(jī)械度和磨損條件;提高工具耐高溫性，以減少使用磨損;打造機(jī)械性和耐熱性良好的塑料部件模具，提高散熱性，減少部件制造過程中的機(jī)械運(yùn)動(dòng);制造具有低摩擦性和光滑表面的成型工具，以及用于納米和微成型的復(fù)雜三維成型工具;研發(fā)高度耐用自潤(rùn)滑的陶瓷工具，這種材料的工具價(jià)格低廉，可丟棄或通過額外的修復(fù)過程回收再利用;縮短高硬度可熱處理鋼材的開發(fā)時(shí)間;研發(fā)不含鎢或其他貴金屬的切割工具，同時(shí)要解決其關(guān)鍵原材料的供給問題。
十一、對(duì)中國(guó)冶金行業(yè)發(fā)展的啟示
總體來看，中國(guó)冶金行業(yè)一直保持高速發(fā)展?fàn)顟B(tài)，黑色冶金和有色冶金行業(yè)共同發(fā)展，在全國(guó)形成了多個(gè)鋼鐵和有色金屬產(chǎn)業(yè)基地。同時(shí)，冶金企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模急劇擴(kuò)張、企業(yè)兼并重組成為業(yè)界常態(tài)、行業(yè)集中度不斷提升。但是，中國(guó)冶金行業(yè)發(fā)展整體仍面臨著諸多問題：鋼鐵行業(yè)低端產(chǎn)能嚴(yán)重過剩、供需矛盾不斷擴(kuò)大、產(chǎn)品同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)激烈、鋼材價(jià)格較低、整體盈利水平較低、下游應(yīng)用行業(yè)發(fā)展受阻;而有色金屬行業(yè)也同樣面臨著冶煉行業(yè)產(chǎn)能過剩、高端產(chǎn)品開發(fā)能力弱、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)成本過高、企業(yè)經(jīng)營(yíng)困難、抗風(fēng)險(xiǎn)能力較差等問題。
因此，歐洲冶金路線圖的公布，給我國(guó)冶金行業(yè)的發(fā)展帶來了一定啟示：要促進(jìn)下游應(yīng)用行業(yè)發(fā)展，帶動(dòng)冶金產(chǎn)品消費(fèi);加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，強(qiáng)化行業(yè)綠色健康發(fā)展;進(jìn)一步加強(qiáng)有效的產(chǎn)學(xué)研合作機(jī)制，提高科研成果轉(zhuǎn)化率;提高資源供給能力，加大對(duì)關(guān)鍵原材料的儲(chǔ)備;加強(qiáng)科學(xué)監(jiān)管，建立公平合理的市場(chǎng)環(huán)境;加強(qiáng)職業(yè)培訓(xùn)制度建設(shè)，提升對(duì)復(fù)合型人才的培訓(xùn)力度;等等。