院士专家把脉金属复合材料发展新趋势

　　5月14~15日，2021国际层状金属复合材料论坛暨第六届中国铝基复合材料技术与应用研讨会在上海召开。本届论坛由上海市有色金属学会和上海有色金属行业协会发起组织，上海交通大学、上海应用技术大学、上海理工大学、太原理工大学共同主办。30余名金属复合材料领域的学者、专家作精彩报告，分享本领域前沿的技术与成果，和与会代表共同研讨层状金属复合材料的新发展、新技术、新产品、新工艺和新市场。

　　超导技术应用将不断拓展

　　超导技术被誉为21世纪具发展潜力的战略性新兴产业，在电力、能源、医疗、国防、交通和大科学装置等领域具有广泛应用前景。其中，超导技术在电力行业的应用可望提升电力工业的发展水平和促进电力行业的重大变革，发展趋向明显。

　　会上，中国工程院院士黄崇祺作了题为《中国高温超导电缆及产业化发展》的主题报告，介绍了超导电缆发展现状、未来发展趋势及技术创新方向，并就行业发展提出了建议。目前，国内高温超导电缆的研究发展进程已经进入第三阶段，即高温超导电缆示范性工程项目研究阶段。近年来，国内已相继在宝钢、徐家汇、广东深圳、江苏同里等地开展了多个高温超导电缆示范性工程项目。

　　黄崇祺院士指出，超导技术的发展为我国提供了“跨越式发展”的重大机遇。未来，伴随着超导材料、低温配套、电缆制造等技术的不断发展，产业规模的壮大，超导电缆的成本会大幅下降，以超导电缆为代表的超导储能、超导限流器、超导变压器等新型超导电力设施的应用将不断拓展。尤其是超导电缆具有损耗低、容量大、体积小、等优点，有望在改造和扩容、人口密集区的电力设施建设、超电网以及常规技术难以解决的特定场合获得工程应用及推广。

　　　陶铝新材料轻量化变革

　　轻量化是结构材料永恒的主题。在航天领域，每减重一公斤发射成本可节约50万美元；航空领域，减重1%可节约300~600万美元/年；交通领域，汽车自重每减少10%，燃油消耗可降低6%~8%，排放降低5%~6%。

　　上海交通大学教授王浩伟介绍了该团队研发的拥有自主知识产权的陶铝新材料——纳米陶瓷颗粒增强铝基复合材料。陶铝新材料采用了“原位自生技术”，在铝熔体中加入组成陶瓷的基本元素合成陶瓷颗粒，将陶瓷颗粒的尺寸降低到纳米级，突破了铝基复合材料塑性差、强而不韧、加工难等应用瓶颈，实现了铝基复合材料强度、刚度、塑性和疲劳极限的提升。

　　陶铝新材料具有高强轻质、耐温耐劳、减震低胀、易工易塑的特点。目前，陶铝新材料已成功在航天器关键构件，以及大型客机的地板支撑梁、飞机蒙皮等部件上得到应用，实现了对国外产品的替代，有望解决我国铝合金板材可能面临的“卡脖子”问题。此外，陶铝新材料在汽车转向节、副车架等部件上也得到了工业化应用，可降低汽车自身重量，助力汽车轻量化。

　　王浩伟介绍，目前，已经建成的年产2.3万吨陶铝新材料全自动铸锭生产线、2.7万吨半连续铸锭生产线、500吨铸轧杆生产线、100吨制粉生产线，具备了年产1000件特铸零件和30吨精密铸件、80万只活塞、26万台套电池托盘等汽车零部件的生产能力。20万套副车架生产线也计划于今年达产。二期汽车轻量化零部件生产线、全自动活塞生产线等也正在建设中。

　　加强基础研究 拓展连接技术应用

　　基础研究是科技创新之源，基础研究的长期积累为新材料的创新与发展奠定了可靠的基础。多年来，上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室张荻教授团队，致力于在金属基复合材料的理论研究和科学实验。近年来，该实验室通过从单组元逐级构建多元体系物相生成热力学和粘着功模型，以及形变加工机制，提出了高强韧金属基复合材料的构型化复合理论，推出了纳米碳增强铝基微纳砖砌构型化复合材料，在航空、航天和国防领域得到了广泛应用。

　　连接技术是异种材料构成连接结构的关键，新技术的发展与应用不断为异种材料的连接提供着新的技术保障。本届论坛特别邀请了国内从事焊接技术的哈尔滨工业大学和中科院上海光学精密机械研究所，就异种金属材料连接新技术如激光焊接、电子束焊接和超声波焊接等进行了演讲，为与会者拓展层状金属复合材料新用途提供了有效的保障。

　　挑战与机遇并存 发展前景看好

　　经过20多年的研究和开发，金属基复合材料在制备方法、生产装备、复合理论研究和应用开发等方面已经取得了丰富的成果，但也面临着质量发展水平不平衡、同质化严重、生产能力不足等挑战，一些材料仍依赖进口。

　　中国建筑材料联合会金属复合材料分会刘婷婷指出，尽管中国铝塑板产量已经占全球的95%以上，中国也是上大的铝单板生产国和消费国，但还有一些产品如连续阳极氧化铝卷材，宽幅钛铝、铜铝复合卷材等大量依赖进口。

　　上海电缆研究所博士姚大伟指出，目前我国在精密电子器件用超纯铜银合金、电子封装用金银复合键合丝以及镍铬精密电阻合金等关键导电材料的高纯净冶金以及超长微细丝、箔材制备技术等方面与国际水平有明显的差距，已成为制约我国电子信息行业发展的主要瓶颈之一。

　　随着新一代信息技术及新兴产业的发展，对于复合材料的要求也在不断提高。姚大伟表示，未来5年是国家实施发展、调整产业结构、推动制造业转型升级的关键时期，新一代信息技术、航空航天装备等领域的发展，为金属复合材料产业提供了广阔的市场空间，也对材料质量性能、保障能力等提出了更高的要求。“在紧密跟踪国际研究进展的基础上，推动国内的铜合金材料研究，深入挖掘材料的性能和特点，发挥材料性能优势，扩大应用领域是十分有必要的。”他说道。

　　江苏中色复合材料有限公司总经理尚郑平指出，层状金属基复合材料产业需要进一步加强基础研究与应用开发，以及基础研究与实际生产的相结合，以市场需求为导向，协同推动实验室技术研究产业化与现有生产技术的升级换代，不断提升我国层状金属基复合材料的质量与国际竞争力和影响力，为战略新兴产业快速发展提供保障。“未来十年是复合材料和新技术共同崛起的时代。”他说道。

　　本届论坛组委会总执行长彭惠红表示，希望本届论坛对铝基复合材料领域的技术创新、新材料应用、工艺技术优化、生产装备升级和材料应用发展趋势的深入研讨，能推进全球包括层状在内的金属复合材料制造技术的发展、产业化进程加快和新产品的广泛应用。