自主创新，面向经济建设主战场

自主创新，面向经济建设主战场

——中国科学院金属研究所科技创新成效显著

中国科学院金属研究所（以下简称“金属所”）是材料科学与工程领域国内一流并具有重要国际影响的研究机构。近年来，金属所将服务国民经济建设作为科技创新的主要目标，在知识创新工程的大力推动下，该所发挥传统学科优势，拓展学科领域，在为重大工程提供材料技术、攻克重点行业关键材料技术难题及研发高新产业用新材料新技术等方面发挥骨干和引领作用，为我国若干重大工程以及航空、航天、能源、交通、装备制造等国民经济重要行业提供关键材料和技术。

一、满足国家需求，解决重大工程用材料技术

知识创新工程实施以来，金属所在学科布局、结构调整上力求与国家重大工程建设需要紧密结合。2002年，研究所整合应用研究的资源和队伍，成立了沈阳先进材料研发中心，该中心与两个国家工程研究中心及材料环境腐蚀研究中心相结合，形成了金属所强有力的应用研究体系。应用研究体系充分发挥协同攻关的特点，为国家重大工程解决关键性的技术问题，积极参与了西气东输、杭州湾跨海大桥、动车组关键材料国产化等一批影响大、规模大、难度大的工程建设项目。

全长36公里的杭州湾跨海大桥是目前世界上最长的大桥，它将宁波到上海的路程缩短了120余公里。支撑大桥的基础结构是由直径1.5～1.6米、长度达88米的整体钢管桩组成，单件钢管桩重量在70吨以上，其使用寿命要求达到100年。大桥所处海域潮差大、水流急，海水最大流速在5米/秒以上，施工条件很恶劣，如何实现跨海大桥钢管桩的全面腐蚀控制成为一项颇具挑战性的难题，而目前国外已有的防腐技术造价昂贵，不符合我国国情。

金属所重腐蚀防护技术及工程化项目组凭借十多年在重腐蚀防护领域解决棘手问题的丰富经验，开发出了两大系列十余个型号的高性能涂料（SEBF/SLF熔融结合环氧粉末和无溶剂液体环氧涂料），并根据市场需求集成了与涂料产品相适应的涂装工艺开发、涂装生产线创建和工程现场实施于一体的整套重腐蚀防护技术，可以快速直接投入工程应用。课题组针对杭州湾跨海大桥项目的实际情况，提出了以高性能涂层防护为主、牺牲阳极式阴极保护为辅的联合防护创新理念以及合理的实施方案，经过与国外著名公司激烈的竞标，最终成功中标。在施工过程中，课题组创新运作机制，联合国内四家专业工程单位组成了沈阳中科联合体，高质量提前完成了安装任务，工程质量合格率达100％。该成套重腐蚀防护技术还在西气东输、舟山金塘大桥、上海青草沙供水管道防腐工程大桥等国家重大工程中发挥重要作用。

二、 与企业联合攻关，攻克重点行业关键材料技术难题

依靠强大的科研技术实力，金属所与国内外很多企业已经形成了紧密的合作关系，帮助它们攻克了一批制约行业发展、影响产业升级的重大共性关键技术难题，已经成为这些行业、企业项目攻坚的研发平台，增强了企业的核心竞争力，推动了相关行业的技术进步。

热加工是装备制造业的基础，热加工产品的质量和成本直接影响着后道工序的产品质量和经济效益。长期以来，我国热加工铸锻件和复杂结构件的生产一直存在成本高、能耗高、附加值低、原材料消耗严重、机加工量大、环境污染严重等问题。这些问题造成了我国很多重大装备的大型铸锻件依赖进口，受制于人，有些特大型铸锻件花钱也买不到，严重制约了我国能源、冶金机械、船舶动力等重要产业的发展。而铸锻技术落后的主要原因是成形过程看不见、摸不着，工艺设计依赖经验。

为了从根本上改善我国热加工行业制造技术落后这一瓶颈问题，金属所材料加工工艺模拟研究部紧密围绕电力、船舶、冶金机械、高速铁路等重点产业的发展需求，开发了可视化铸锻技术，通过实验室的模拟仿真和等比例中试件的X射线实时观察，可直接透视铸锻件缺陷产生过程，从而提供最佳工艺方案，指导企业生产优质铸锻件。该项技术及部分关键件制造技术已获得相关授权专利50余项，发表高水平论文200多篇。

目前该项技术在中国一重、中国二重、上海重型、大连重工、鞍钢重机、沈阳重型、中铁山桥、沈阳鼓风集团、沈阳机床集团公司、沈阳黎明发动机公司、沈阳铁路局等多家企业应用后，突破了铸锻件制造的技术瓶颈，已在大型铸钢支撑辊、大型船用曲轴、三峡水轮机组、空心钢锭、压缩机缸体、喷泵叶轮、燃机机匣、燃机叶片、高速铁路道岔、转向架等关键件的开发中发挥了显著作用。提高了规模化铸锻件的合格率和材料利用率，最终实现了节能降耗，取得了重大的经济效益和社会效益。

在能源领域，金属所的乙烯裂解炉管强化传热技术已在辽化、扬子、燕山等十二家企业推广应用，效益显著，实现直接经济效益数十亿元。金属所突破蒸汽发生器用Inconel690合金超纯净熔炼技术，成功试制出的核电站蒸发器用φ19´1.09mm´25000mm管材，基本具备了国产化条件。金属所还发展了系列燃机用抗热腐蚀多晶、定向和单晶高温合金及其制造技术和防护涂层技术，部分合金性能与GE等国外公司现役燃机合金材料相当，并已实现了R0110等多种多晶叶片的批产，掌握了大型复杂空心叶片的全套精密铸造技术，具备了部分关键部件国产化能力。

三、 应对未来挑战，研发高新产业用新材料新技术

金属所始终坚持开展基础性、战略性的科研工作，对于新材料技术的研制力求着眼未来，超前部署。2009年2月，在温家宝总理和英国首相Gordon Brown的见证下，中国科学院与罗罗公司签署了“关于钛铝技术合作的谅解备忘录”。自2007年以来，金属所与罗罗公司就钛铝材料与制造技术开展合作研究，目前已取得重要阶段性进展，英国罗罗公司拟与金属所合作在沈阳投资建厂生产叶片。这将为我国同类产品在质量控制、产品标准、过程管理等方面积累经验。

金属所在金属纳米材料方面发展制备技术，取得了一系列具有国际影响的原创性成果，并积极推动应用，一些研究结果已在宝钢等大型企业获得应用，为此金属所已成为国际纳米材料的重要研发基地，引领学科发展。该所依靠基础研究，自主设计、研制出的一种具有高强度、低弹性模量、超弹性和阻尼性能的多功能柔韧钛合金(Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn，简称Ti2448)，在医用植入和航天等领域显示了出良好的应用前景。目前，Ti2448 合金接骨板已通过国家注册检验，近期将在国内多家医院开展临床试验。

（中科院金属研究所）