科技创新“六个一”工程十大产业现状和发展趋势之六13607.docx
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1、科技创新“六个一”工程十大产业现状和发展趋势之六金属新材料技术目 录(按住Cttrl的的同时在在页码前前单击,立立即进入入相应页页码的页页面)第一章新材材料产业业的现状状与发展展趋势- 11 -一、新材料料的概念念及对人人类进步步的贡献献- 11 -二、金属材材料的简简介- 22 -三、新材料料产业发发展特点点和趋势势- 33 -四、新材料料产业发发展热点点- 66 -第二章 国内外外金属新新材料的的发展概概况- 77 -一、国外金金属材料料的发展展概况:- 77 -二、国内金金属新材材料的发发展概况况- 110 -第三章 我省金金属材料料新技术术的发展展概况- 116 -1、钢铁- 116
2、-2、有色金金属- 119 -第四章 我省金金属材料料新技术术方面目目前尚存存在的不不足- 221 -1、钢铁- 221 -2、有色金金属- 221 -第五章 促进我我省金属属材料新新技术发发展的几几点想法法- 221 -1、坚持“三三个重点点”、“两两个根本本转变”和和“一个个跨跃”- 21 -2、钢铁工工业生产产的连续续化、短短流程、高高质量、低低成本- 222 -3、提高产产品的技技术含量量和附加加值- 222 -4、重点开开发的新新产品和和新材料料- 222 -5、大力开开发军工工用钢- 222 -6、研究开开发的重重点是高高强高导导高性能能铜合金金材料- 222 -7、研究低低成本、
3、高高效率、高高质量有有色金属属粉体制制备等技技术- 223 -8、研究高高纯度、高高性能钨钨、铝合合金管、线线、丝材材等制造造技术- 223 -9、重点发发展高精精度高性性能硬合合金- 223 -10、重点点发展高高性能钨钨合金及及特种钨钨丝- 224 -11、全面面提升企企业的自自主创新新能力- 224 -12、切实实加强创创新型科科技人才才队伍建建设- 224 -第一章新材材料产业业的现状状与发展展趋势一、新材料料的概念念及对人人类进步步的贡献献 新新材料指指新出现现或正在在发展中中的具有有传统材材料所不不具备的的优异性性能的材材料,是是与基础础材料或或传统材材料相对对应的概概念,属属于高
4、新新技术领领域研究究的范畴畴。科技技部在新新材料及及新材料料产业界界定标准准(20004年年)中中对新材材料进行行了较严严格的界界定,新新材料指指满足以以下条件件之一的的材料:即新出出现或正正在发展展中的具具有传统统材料所所不具备备的优异异性能的的材料;高技术术发展需需要,具具有特殊殊性能的的材料;由于采采用新技技术(工工艺、装装备),使使材料性性能比原原有性能能有明显显提高,或或出现新新的功能能的材料料。中中国新材材料产品品与技术术指导目目录将将新材料料产品分分为新型型金属材材料、新新型建筑筑材料、新新型化工工材料、电电子信息息材料、生生物医用用材料、新新型能源源材料、纳纳米及粉粉体材料料、
5、新型型复合材材料、新新型稀土土材料、高高性能陶陶瓷材料料、新型型碳材料料、新材材料制备备技术与与设备等等12类类具体技技术领域域。与传传统材料料相比,新新材料产产业技术术密集度度高、更更新换代代快、研研发投入入成本高高、保密密性强、产产品附加加值高、国国际竞争争激烈、质质量要求求高。 材材料是人人类用于于制造各各类机器器、构件件和器件件的一切切物质,它它是人类类文明进进步的基基石和里里程碑。人人类发展展的历史史可以说说是材料料发展的的历史,连连续不断断地开发发和利用用新材料料构筑了了今天的的文明。在在漫长的的历史长长河中,人人类经历历石器时时代、青青铜器时时代和铁铁器时代代,这些些时代都都是以
6、当当时标志志性的材材料来命命名。如如今,材材料对社社会发展展的作用用更加巨巨大,材材料的发发展向多多极化方方向发展展,多种种材料同同时在深深刻地影影响着这这个时代代。石器器、青铜铜、钢铁铁(工业业革命)、硅(信息时代)等等材料研研究上的的重大突突破无疑疑是“人人类进步步的里程程碑”。如如今,随随着现代代社会的的快速发发展,新新材料实实际上已已经成为为了“高高技术产产业的先先导和基基础”,对对人类社社会的进进步发挥挥着决定定性作用用。二、金属材材料的简简介 11.概念 金金属元素素或以金金属元素素为主构构成的具具有金属属特性的的材料的的统称。包包括纯金金属、合合金、金金属间化化合物和和特种金金属
7、材料料等。 22.金属材材料的分分类 金金属材料料通常分分为黑色色金属、有有色金属属和特种种金属材材料。 黑色金金属又称称钢铁材材料,包包括含铁铁90%以上的的工业纯纯铁,含含碳2%4%的铸铁铁。含碳碳小于22%的碳钢钢,以及及各种用用途的结结构钢、不不锈钢、耐耐热钢、高高温合金金、精密密合金等等。广义义的黑色色金属还还包括铬铬、锰及及其合金金。 有色金金属是指指除铁、铬铬、锰以以外的所所有金属属及其合合金,通通常分为为轻金属属、重金金属、贵贵金属、半半金属、稀稀有金属属和稀土土金属等等。有色色合金的的强度和和硬度一一般比纯纯金属高高,并且且电阻大大、电阻阻温度系系数小。 特种金金属材料料包括
8、不不同用途途的结构构金属材材料和功功能金属属材料。其其中有通通过快速速冷凝工工艺获得得的非晶晶态金属属材料,以以及准晶晶、微晶晶、纳米米晶金属属材料等等;还有有隐身、抗抗氢、形形状记忆忆、耐磨磨、减振振阻尼等等特殊功功能合金金,以及及金属基基复合材材料等。 半导体体材料和和超导材材料也归归人金属属材料范范畴。三、新材料料产业发发展特点点和趋势势 新新材料在在发展高高技术、改改造和提提升传统统产业、增增强综合合国力和和国防实实力方面面起着重重要的作作用,世世界各发发达国家家都非常常重视新新材料的的发展。随随着社会会和经济济的发展展、全球球化趋势势的加快快,新材材料产业业的发展展呈现出出以下主主要
9、特点点和趋势势。 11.新材料料多学科科交叉性性及多部部门参与与 新新材料与与信息、能能源、医医疗卫生生、交通通、建筑筑等产业业的结合合越来越越紧密,材材料科学学工程与与其他学学科交叉叉的领域域和规模模都在不不断扩大大,如生生物学、医医学、电电子学、光光学等。对对学科交交叉的认认知和有有力推动动将对一一个国家家材料产产业的超超前发展起到到举足轻轻重的作作用。新新材料的的发展还还跨越多多个相关关部门,因因此各国国都致力力于把材材料发展展纳入到到产、学学、研一一体化的的平台,以以满足材材料开发发对各个个部门提提出的不不同要求求。 22.新材料料产业上上下游进进一步融融合 随随着高新新技术的的发展,
10、新新材料与与基础材材料产业业结合日日益紧密密,产业业结构呈呈现出横横向扩散散的特点点。基础础材料产产业正向向新材料料产业拓拓展,世世界上很很多著名名的新材材料企业业以前都都是钢铁铁、化工工、有色色金属等等基础材材料企业业,利用用积累的的大规模模生产能能力、生生产技术术及充足足的资金金进入新新材料领领域。 伴伴随着元元器件微微型化的的趋势,新新材料技技术与器器件的一一体化趋趋势日趋趋明显,新新材料产产业与上上下游产产业相互互合作与与融合更更加紧密密,产业业结构出出现垂直直扩散趋趋势。这这种趋势势减少了了材料产产业化的的中间环环节,加加快了研研究成果果的转化化,降低了研发与与市场风风险,有有利于提
11、提高企业业竞争力力。 33.新材料料发展的的驱动力力由军事事需求向向经济需需求转变变 从从20世世纪来看看,国防防和战争争的需要要、核能能的利用用和航空空航天技技术的发发展是新新材料发发展的主主要驱动动力。而而在211世纪,卫卫生保健健、经济济持续增增长以及及信息处处理和应应用将成成为新材材料发展展的最根根本动力力,工业业和商业业的全球球化更加加注重材料的经经济性、知知识产权权价值和和与商业业战略的的关系,新新材料在在发展绿绿色工业业方面也也会起重重要作用用。未来来新材料料的发展展将在很很大程度度上围绕绕如何提提高人类类的生活活质量展展开。 44.新材料料市场需需求旺盛盛,产业业规模急急剧扩大
12、大 随随着社会会科技的的进步和和新兴产产业的快快速发展展,对新新材料需需求的种种类和数数量都大大大增加加,新材材料市场场需求前前景十分分看好。以以新材料料为支撑撑的新兴兴产业,如如计算机机、通讯讯、绿色色能源、生生物医药药、纳米米产业等等的快速速发展,对对新材料料的种类类和数量量需求也也将进一一步扩大大。例如如:20003年年全球半半导体专专用新材材料市场场规模为为2000亿美元元;磁性性材料以以15%的年增增长率发发展,预预计到220155年,仅仅中国市市场就需需要永磁磁铁氧体体50万万吨,软软磁铁氧氧体200万吨,钕钕铁硼磁磁体5万万吨。目目前全球球生物医医用材料料的产值值超过8800亿亿
13、美元,预预计20010年年将达到到40000亿美美元。目目前世界界纳米技技术的年年产值为为5000亿美元元,预计计20110年纳纳米技术术将成为为仅次于于芯片制制造的世世界第二二大产业业,年产产值将达达144400亿亿美元。 55.新材料料向多功功能、智智能化方方向发展展,开发发与应用用联系更更加紧密密 221世纪纪,新材材料技术术的突破破将在很很大程度度上使材材料产品品实现智智能化、多多功能化化、环保保、复合合化、低低成本化化、长寿寿命及按按用户进进行订制制。这些些产品会会加快信信息产业业和生物物技术的的革命性性进展,也也能够给给制造业业、服务务业及人人们生活活方式带带来重要要影响。总总体来
14、说说,新材材料的发发展正从从革新走走向革命命,开发发周期正正在缩短短,创新新性已经经成为新新材料发发展的灵灵魂。 同同时新材材料的开开发与应应用联系系更加紧紧密,针针对特定定的应用用目的开开发新材材料可以以加快研研制速度度,提高高材料的的使用性性能,便便于新材材料迅速速走向实实际应用用,并且且可以减减少材料料的“性性能浪费费”,从从而节约约了资源源。 66.跨国公公司对新新材料产产业发展展影响力力加强 跨跨国公司司及其分分支公司司在新材材料产业业的发展展作用显显著,这这些企业业规模大大、研发发能力强强、产业业链完善善,它们们通过战战略联盟盟、大量量的研发发投入、产产业技术术及市场场标准制制定并
15、控控制知识识产权,寻寻求在竞竞争中处处于优势势甚至垄垄断地位位,一些新材料产产业出现现了被大大型跨国国公司垄垄断的现现象或趋趋势。 7.新新材料发发展和生生态环境境及资源源的协调调性倍受受重视 面面对资源源、环境境和人口口的巨大大压力,各各国都在在不断加加大生态态环境材材料及其其相关领领域的研研究与开开发的力力度,并并从政策策、资金金等方面面都给予予更大支支持。 材材料的生生态环境境化是材材料及其其产业在在资源和和环境问问题制约约下满足足经济可可承受性性、实现现可持续续发展的的必然选选择。开开发新材材料将更更加重视视从生产产到使用用的全过过程对环环境的影影响,资资源保护护、生产产制备过过程的污
16、污染和能能耗、使使用性能能和回收收再利用用的问题题。生态态环境材材料的三三个特征征是优异异性能并并节省资资源、减减少污染染和再生生利用。目目的是实实现资源源、材料料的有机机统一和和优化配配置,达达到资源源的高度度综合利利用以获获得最大大的资源源效益和和环境效效益,为为形成循循环型社社会的材材料生产产体系奠奠定基础础。 88.新材料料产品标标准化出出现全球球化趋势势在经济全球球化日益益加强的的背景下下,能否否在世界界不同地地方对同同一材料料采用相相同的标标准是至至关重要要的。各各国材料料及其产产品数据据标准不不一致将将会引起起混乱、低低效并增增加成本本,不利利于市场场应用的的国际化化。因此此对材
17、料料供应商商和用户户来说,不不同的国国家以相相同方式式测试材材料特性性是非常常重要的的,对于于新兴市市场上的的新材料料,这种种要求尤尤其强烈烈。四、新材料料产业发发展热点点 11.信息材材料 22.新能源源材料 新新能源材材料是发发展新能能源的核核心和基基础,发发展方向向是开发发绿色二二次电池池、氢能能、燃料料电池、太太阳能电电池和核核能的关关键材料料。当前前的研究究热点和和技术前前沿包括括高能储储氢材料料、聚合合物锂离离子电池池材料、质质子交换换膜燃料料电池材材料、多多晶薄膜膜太阳能能电池材材料等。 33.生物医医用材料料 44.纳米材材料与技技术 55.超导材材料与技技术 超超导材料料与技
18、术术的发展展趋势是是不断探探求更高高温度超超导体,实实现高温温超导材材料产业业化技术术在能源源、电力力、移动动通讯、国国防领域域的应用用。 66.化工新新材料 77.高性能能结构材材料 从从世界上上新材料料的发展展趋势看看,钢铁铁材料和和有色金金属材料料的生产产一直在在向短流流程、高高效率、节节能降耗耗、洁净净化、高高性能化化、多功功能化的的方向发发展。结结构材料料其主要要功能是是承担负负载(如如火车、汽汽车、飞飞机)。汽汽车用钢钢近年来来已从一一般钢铁铁发展为为使用高高强合金金钢、铝铝合金或或特殊的的高强MMg基合合金,高高强Tii合金在在高强钢钢中有重重要位置置,不锈锈钢则有有取代碳碳钢的
19、趋趋势。用用于军用用飞机的的舢合金金及一般般钢材则则被先进进的Tii合金及及高分子子基复合合材料所所取代。进进一步还还需要发展碳碳纤维增增强复合合材料或或Al基基复合材材料。结构材料的的主体有有: (1)钢钢铁 钢钢铁材料料,特别别是具有有多相结结构和复复杂成分分的优质质钢具有有重要的的应用前前景和潜潜在优势势,需要要开展相相应的基基础研究究。联系系微米和和纳米技技术的纳纳米层间间结构、织织构以及及晶界和和界面都都可视为为改善钢钢铁材料料的重要要途径。 (2)AAl合金金 AAl基材材料及相相应的沉沉淀硬化化效应导导致高强强铝合金金的出现现,相关关技术工工艺已发发展为“沉沉淀科学学”,它它涉及
20、“相相”间晶晶体结构构的匹配配性以及及合金的的稳定性性,特别别是时效效合金的的稳定性性直接影影响航空空或空间间应用,因因此可视视为A11合金基基础研究中的的重要问问题。 (3)MMg合金金 镁镁及镁合合金广泛泛应用于于冶金、汽汽车、摩摩托车、航航空航天天、光学学仪器、计计算机、电电子与通通讯、电电动、风风动工具具和医疗疗器械等等领域。镁镁合金是是最轻的的工程结结构材料料,以其其优良的的导热性性、减振振性、可可回收性性、抗电电磁干扰扰及优良良的屏蔽蔽性能等等特点,被被誉为新新型“绿绿色工程程材料”、221世纪纪的“时时代金属属”。 (4)TTi合金金 TTi合金金在军用用或民用用航空工工业的发发
21、展中有有重要位位置,多多相纳米米尺度层层状微结结构问题题对高强强rrii基合金金的特性性具有重重要意义义,它将将成为设设计新TTi基合合金的关关键因素素。第二章 国内外外金属新新材料的的发展概概况一、国外金金属材料料的发展展概况: 目目前世界界上已有有50万万种材料料,而新新材料正正以每年年大约55%的速度度增长,现现今全世世界已有有8000多万种种人工合合成的化化合物,而而且每年年还以225万种种的速度度递增,其其中有相相当一部部分将成成为新材材料。新新材料在在新兴技技术中的的产值居居于首位,20000年年全世界界12项项新兴技技术的市市场总营营业额达达到1000000亿美元元,其中中新材料
22、料占.40%。新材材料国际际市场需需求旺盛盛,预计计20007220100年锂离离子电池池产业进进入相对对平稳增增长阶段段,销售售收入增增长率为为5.85%。 11.新材料料主要领领域发展展概况 钢钢铁业是是全球最最大金属属产业和和第二大大人造材材料产业业,其年年产量达达7.5亿吨吨,位居居水泥的的11亿亿吨之后后。作为为结构材材料,钢钢铁产品品在社会会生活中中应用非非常广泛泛,无论论是当前前还是今今后较长长时间内内钢铁材材料都将将占主导导地位。世世界钢铁铁工业技技术进步步的主流流是缩短短流程、减减少工序序、降低低能耗降降低成本本、提高高质量、提提高效率率,使钢钢铁工业业从粗放放式向集集约化方
23、方向发展展。目前前钢铁技技术的发发展主要要涉及到到钢铁冶冶炼新技技术,钢钢铁生产产新工艺艺流程的的开发,钢钢铁材料料的连铸连轧技术术、钢铁铁用能新新技术、轧轧钢技术术、冷轧轧产品的的高质和和高功能能化以及及计算机机系统在在钢铁工工业中的的应用等等几个方方面。 有有色金属属是指元元素周期期表中除除金属铁铁、锰、铬铬以外的的6-44种金属属。由于于这些金金属具有有一系列列独特的的性能和和奇异的的功能,如如半导体体功能、形形状记忆忆功能、介介电功能能、光、磁磁、热、化化学和核核能等,在在材料领领域里独独树一帜帜,应用用极广,成成为人类类文明发发展中不不可缺少少的物质质。211世纪,人人类面临临资源枯
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