我國有色金屬材料技術提升與產業化創新發展重點及措施

王懷國 熊柏青 周科朝 張洪國

有色金屬工業是重要的基礎原材料行業，是實現制造業強國、促進戰略性新興產業成長、保障國防軍工和航空航天發展的重要支撐。近年來，依靠自主創新、集成創新以及消化吸收創新等途徑，我國有色金屬行業國際競爭力和影響力不斷增強，部分產品基本滿足了國家重大工程、戰略性產業等重點領域對高精尖產品的需求。但在新的逆全球化、貿易摩擦，以及科技競爭等新的國際形勢和環境下，大宗產品產能過剩，高端材料創新能力弱，下游高端應用領域尚不能得到國產材料的自主保障等瓶頸問題尚存，亟待通過科技創新提高我國中高端材料的有效供給能力和技術水平，促進產業轉型升級，推動有色金屬行業的可持續和高質量發展。

1 有色金屬材料技術創新與產業化進展

新世紀以來，我國有色金屬工業圍繞國家和行業的重大需求，依靠科技進步和自主創新，加快產業結構調整，推動整體技術升級，解決了有色金屬工業發展中的一系列重大關鍵技術問題，行業創新能力和國際影響力不斷增強。

近年來，有色金屬材料產業在共性關鍵技術開發、產業化應用等方面取得顯著進展與成效。自主開發的高鐵用鋁型材、航空用鈦材與高精密銅管加工成型等一大批重大關鍵技術，保障了國家重大工程的需要。我國鋁合金建筑型材、鋁箔、空調用精密銅管材、鋰電池材料等加工產品的質量進入國際先進行列，不僅可以滿足國內需要，而且形成品牌，占有國際市場穩定份額。大型特種鋁合金型材及其擠壓工模具、大規格鋁合金預拉伸板、大型鈦合金鑄錠和鍛件、高強高導銅合金材料及其精密線材等精深加工產品質量和綜合保障能力穩步提升，高速列車用大型鋁合金材料全面國產化并走向世界，為我國制造業邁向中高端提供了重要支撐。

伴隨著我國經濟的高速增長，有色金屬材料產業取得了巨大發展，有色金屬加工材產能多年來居世界第1、實際產量也保持世界第1。以鋁、鈦、鎂加工材為例，鋁及鋁合金加工材產能4 000多萬噸，產量3 000多萬噸，占全球一半以上；鈦及鈦合金加工材產能7萬多噸，實際產量4萬多噸，占全球45%以上；鎂合金鑄件及加工材產能10萬多噸，實際產量6萬多噸，占全球40%以上。同時，我國在生產制造裝備方面也具有一定優勢，先進生產線和大型裝備的數量世界第1。以鋁及鋁合金加工材生產制造為例，已建成的熱連軋—冷連軋生產線數量占全球的50%以上，50MN以上大型擠壓機數量占全球的60%以上，建成了全世界噸位最大的800MN超大型模鍛機組和120MN厚板預拉伸機組、125MN油壓雙動鋁擠壓生產線、1.25萬t臥式擠壓水壓機等；鈦合金裝備方面有大型真空自耗電弧爐（VAR）、鈦帶卷熱連軋生產線、萬噸鍛壓機及冷床爐等。

2 面臨的形勢、問題與挑戰

近年來，我國有色金屬工業認真落實供給側結構性改革，加強行業自律，市場環境明顯改善，產業運行向好的積極因素增多，呈現生產平穩、市場活躍、結構優化、效益改善等主要特點。但行業發展不平衡、不充分的狀況，仍然十分突出。行業高質量發展仍面臨著資源、環境壓力持續加大和高端產品不足的瓶頸制約。資源保障能力不足、開發利用水平有待提高，行業能耗總量大、節能技術急待突破，環境污染矛盾突出、清潔生產任重道遠，初級產品能力過剩、高端產品嚴重短缺。這些問題與難題短期內還難以得到根本性改變。

未來5年是我國有色金屬產業調結構、促轉型，建設有色金屬工業強國的關鍵時期，既面臨著難得的發展機遇，也面臨諸多矛盾相互疊加的嚴峻挑戰。從國際環境看，發達國家重歸制造業，新興經濟體國家持續發展。圍繞資源、市場、技術、標準等方面的國際競爭日益加劇，貿易保護主義和資源民族主義抬頭，全球綠色低碳發展面臨挑戰，使我國有色金屬工業發展的外部環境更趨復雜。受國際貿易摩擦不斷、國內資源秉賦惡化、節能減排和生態保護、勞動力成本上升等多種因素影響，我國有色金屬產業參與國際競爭面臨的壓力逐漸增大。目前，國內有色金屬消費由年均增長速度回落到10%以下，支撐有色金屬生產持續、快速增長的因素不復存在，產業轉型發展任務艱巨。

黨的“十九大”提出，加快生態文明體制改革，建設美麗中國，推進綠色發展，著力解決突出環境問題。新時代對有色金屬行業節能環保和清潔綠色生產提出了新要求。在節能環保領域，國內企業之間發展很不平衡。國內企業清潔生產、環保意識有待進一步加強；一些低效、高耗能工藝和裝備仍在使用；先進環保技術、高端裝備及核心技術依賴進口。自2018年10月起，京津冀及周邊地區大氣污染傳輸通道城市銅、鋁、鉛、鋅等企業將執行大氣污染物特別排放限值（二氧化硫、氮氧化物均小于100mg/m3，顆粒物小于10mg/m3），企業環保達標面臨極大挑戰。同時，冶煉過程產生的固體廢物特別是危險固體廢物，無害化率低、處理成本高，目前仍沒有合理解決途徑，環境風險較大。

在材料加工領域，產能利用率低、產品結構不合理，以初級加工和低附加值產品為主（全行業平均利潤率不足3%）的局面沒有得到改觀。產業技術和應用數據及評價體系支撐不足，導致下游高端應用領域不能實現國產高端材料的自主保障。下游用戶從成本、采購等角度考慮，側重于國外產品，不利于國內技術產品的穩定有序良性發展。當前我國有色金屬材料產業總體處于國際產業鏈的中低端，難以獲得合理利潤；原創性成果不多，科技成果轉化和新技術推廣率低；關鍵新材料開發能力不足，特別是其高端加工裝備幾乎全部依賴進口，受制于人，難以支撐戰略性新興產業發展，在國際競爭中處于被動地位。

3 總體思路與發展目標

3.1 總體思路

全面貫徹落實習近平新時代中國特色社會主義思想和黨的“十九大”精神，堅持創新、協調、綠色、開放、共享發展理念，面向2020年深入實施創新驅動發展戰略，以滿足國家重大工程和高端裝備等領域重大需求為導向，以大宗材料綠色化和提質增效促進產業升級為主線，以提高全鏈條銜接、集成和應用水平為目標，推動用創新驅動支撐引領有色金屬產業結構調整和優化升級，加快從生產和消費大國向產業和技術強國轉變，實現有色金屬工業可持續和高質量發展，成為全面建成小康社會、實現第一個百年奮斗目標的重要戰略支撐。

3.2 發展目標

貫徹落實《“十三五”材料領域科技創新專項規劃》《國家中長期新材料人才發展規劃（2010—2020年）》，推進有色金屬大宗材料技術提升，重點突破有色金屬材料設計開發、制造流程及工藝優化等關鍵技術和國產化裝備，掌握一批精深加工技術和銜接下游的工程化應用技術，加快開發基于互聯網與工業大數據的智能制造技術，推動一批先進有色金屬材料的應用，解決有色金屬材料產業面臨的產品同質化、低值化，能源效率低、環境負荷重等瓶頸問題，實現重點大宗材料產品的高性能和高附加值、綠色高效低碳生產。有色金屬材料高端產品平均占比提高15%，航空鋁材、高精度電子銅帶等精深加工產品綜合保障能力超過70%，有色金屬生產綜合能效提高10%。建立和完善知識產權和標準保障體系，完善有色金屬材料產業鏈，提升產業整體競爭力和影響力，滿足“一帶一路”倡議、戰略性新興產業以及航空航天和國防軍工等領域的需求。

4 重點任務

開發質量穩定的大宗及稀有金屬高端材料，突破制品精深加工及工程化應用關鍵技術，開展基于互聯網與工業大數據的智能制造技術，加強高端材料的集成創新，加快綠色制備技術與裝備推廣應用，推進材料基因組技術開發與應用，加強中青年創新人才和團隊培養與交流，加快行業標準規范的制訂，建立和完善知識產權及標準保障體系，加快關鍵技術成果轉化，探索和優化產業化合作模式，加大使用國產新材料的政策支持力度，完善有色金屬材料產業鏈，提升產業整體競爭力。

5 創新重點

5.1 開發質量穩定的大宗及稀有金屬高端材料

以滿足我國新一代信息技術、軌道交通、海洋工程與船舶等高端領域需求為重點，通過協同創新和智能制造，開發大規格高性能鋁鎂鈦輕合金材料，高精度高性能銅及銅合金材料，新型稀有/稀貴/稀土金屬材料，高品質粉末冶金難熔金屬材料及硬質合金，新型復合涂層材料等高端產品，提升材料產品穩定性、一致性和均勻性，降低綜合成本，大幅提高中高端材料供給和保障能力。

5.2 突破制品精深加工及工程化應用關鍵技術

開展新型強化相/功能相設計和微觀組織全工藝過程協同控制研究，重點突破有色金屬材料的先進凝固—冷/熱變形加工—強韌化熱處理等全流程制備加工、復雜結構件成型制造—殘余應力消減—異質金屬聯接—表面處理等工程化應用技術等，實現“新材料—新制造技術—工程化技術”同步開發、一體化設計及應用。

5.3 開展基于互聯網與工業大數據的智能制造技術

針對國際上“工業4.0”智能化制造的發展方向，重點開展基于互聯網與工業大數據的制品全流程精益制造、產品開發與定制化服務技術。通過在線實測采集、數值模擬仿真等方法，實現制品全流程制備加工的工業大數據獲取、迭代和積累，建立工藝參數—產品綜合性能—質量穩定性的大數據平臺；基于工業大數據，開展制品生產全流程工藝參數的深度優化；建立適應大規模定制、多工序協同的制品生產智能化工藝模型庫。

5.4 加強高端材料的集成創新

強化戰略導向，圍繞海洋石油鉆探用鈦材，電子信息產業用高純靶材，新能源汽車用動力電池材料，海洋工程和船舶裝備用深潛、抗沖擊、耐蝕材料等關鍵材料性能及質量提升等緊迫需求，實施一批重大科技工程項目，提高關鍵環節和重點領域的基礎理論、生產工藝和應用技術的集成創新能力。

5.5 加快綠色制備技術與裝備推廣應用

加快構建科技含量高、資源消耗低、環境污染少的綠色生產體系，推進行業綠色發展，推進供給側結構性改革、促進行業調結構、轉方式，推進節能降耗、增加綠色產品有效供給，鼓勵企業工藝技術與裝備改造升級，支持綠色低碳與清潔生產；提升傳統制造業綠色制造水平，推動建立綠色低碳與循環利用產業體系。

5.6 推進材料基因組技術開展與應用

從應用需求出發，倒推符合相應結構功能的材料，結合已知的、可靠的實驗數據與表征技術平臺、數據預測計算模擬平臺、數據庫系統的基礎上，用基礎理論和計算模擬設計有色金屬新材料，并建立其化學成份、晶體結構和物理性能等數據庫，通過數據挖掘探尋材料結構和性能之間的關系模式，研發并形成創新材料產品，縮短有色金屬新材料研發應用周期。

6 體系與平臺建設

6.1 加快行業和團體標準規范的制訂

針對產品質量一致性差、高技術產品質量亟待提高、基礎理論研究有待加強、產業專業檢測機構地位需要提升、國際標準制定參與度不足等問題，圍繞有色金屬工業發展的重點任務，結合電力、交通等下游行業的需求，開展有色金屬新材料、技術含量和附加值高的深加工產品及有色金屬工業安全生產、節能減排與資源綜合利用等重點領域相關標準的制修訂工作，提高有色金屬標準的適用性，更好地為我國有色金屬工業發展服務。同時，進一步與國際標準接軌，促進產品進入國際市場。

6.2 建立和完善知識產權及標準保障體系

加強新材料知識產權保護，制訂強制有效的知識產權保護法律及法規。引導各企事業單位重視和加強專利和標準化工作，對于有明顯應用前景的核心發明專利，采用經費補貼的方式鼓勵申請國外專利。結合國家重大工程、科技重大專項等積極開展標準研究，提升行業、企事業單位運用知識產權保護的能力和水平。

6.3 加快關鍵技術成果轉化

大力健全行業產業關鍵共性技術成果轉化機制，加強共性技術的外部供給與企業需求的有效銜接。通過集成創新和引進消化吸收再創新，研究開發先進適用新技術、新工藝和新產品，盡快形成一批行業共性關鍵技術和工程化應用技術。制定首臺套（首批次）技術與產品清單，支持技術轉移轉化、推廣，建立并推廣應用技術成熟度評價指標體系，推動重大應用類研究成果轉化并實現產業化。

7 保障措施

7.1 加強中青年創新人才和團隊培養與交流

改善目前有色金屬行業各專業領域人才相對缺乏，尤其缺乏中青年領軍人才，缺少一批具有國際影響力的中青年研發團隊，高層次人才和領軍型人才隊伍的現狀。通過自主培養和人才引進相結合，加強校企合作人才培養模式，改革績效評估等評價指標，造就一批國際知名的中青年科技領軍人才和創新團隊。實施走出去戰略，通過國際合作與交流，讓中青年科技人員盡快融入到全球科技創新文化，提升在相關技術領域的全球視野。

7.2 探索和優化產業化合作模式

探索“研發單位-材料生產制造企業-應用企業”共同出資或技術作價入股組建“混合所有制企業”，共同開發、共擔風險、利益共享的技術合作模式。圍繞產業化示范生產線，開展技術創新中心試點，建立產學研用緊密結合、優勢互補、利益共享的新型合作機制。加快建立和完善產業技術創新體系，進一步發揮工業領域綜合性行業協會（學會）橋梁紐帶作用，發揮專業機構穩定、專業、規范優勢和跨部門、跨區域研發布局和協同創新能力，更好的實現產業結構調整和技術升級。

7.3 加大使用國產新材料的政策支持力度

國家現有市場化扶持政策主要針對終端行業，對上游新材料行業扶持力度不足，應該加大政策扶持力度，鼓勵終端行業使用國產新材料，將新材料的國產化和關鍵器件國產化一起納入行業國產化指標體系，促進新材料的國內市場化進程。

7.4 優化資源配置，加強統籌協調

在任務實施中，國家相關科技部門優化資源配置，做好頂層設計，部署重點專項，指導地方科技主管部門、行業協會等有關機構，明確職責分工，統籌規劃，貫徹落實，形成央地合作的新局面，協調解決工作中的重大問題，有力推動有色金屬材料產業實現高質量發展。