金屬和合金可廣泛應用于包括高新技術(shù)產(chǎn)品在內的各個(gè)領(lǐng)域。歐洲冶金業(yè)不僅在基礎研究領(lǐng)域表現出色，而且在合金工業(yè)生產(chǎn)、下游處理、終端應用和回收領(lǐng)域也表現 突出。促進(jìn)歐洲金屬和冶金研發(fā)創(chuàng )新，一方面可以緩解能源短缺，實(shí)現碳排放減量，促進(jìn)可再生能源發(fā)展，提供醫療保健和就業(yè)保障;另一方面也有助于進(jìn)一步提高 整個(gè)冶金及金屬制品業(yè)的附加值。
為此，2012年，歐洲科學(xué)基金會(huì )(ESF)發(fā)布了《冶金歐洲——2012—2022復興計劃》科技報告。在此基礎上，2014年9月22日，ESF 又啟動(dòng)了一項為期7年的“冶金歐洲”項目。2015年1月，為進(jìn)一步落實(shí)“冶金歐洲”計劃的后續行動(dòng)，歐盟委員會(huì )發(fā)布了《歐洲冶金路線(xiàn)圖：生產(chǎn)商與終端用 戶(hù)展望》報告，對目前歐洲冶金工業(yè)領(lǐng)域中面臨的諸多問(wèn)題，以及未來(lái)中長(cháng)期發(fā)展目標和發(fā)展主題做了明確的分析和界定。歐洲冶金路線(xiàn)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)下游應用行業(yè)發(fā)展也是我國冶金行業(yè)發(fā)展面臨的關(guān)鍵問(wèn)題。因此，本文將重點(diǎn)介紹歐 洲冶金路線(xiàn)圖的發(fā)布背景和具體內容，并在此基礎上提出促進(jìn)我國冶金行業(yè)在各個(gè)高新技術(shù)領(lǐng)域應用的措施建議。
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。金屬和合金對于諸多工業(yè)及工業(yè)制品業(yè)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。在這些金屬元素中，約有20多種被認為是歐洲工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵金屬元素。
通常來(lái)說(shuō)，冶金行業(yè)主要包括金屬礦物的勘探、開(kāi)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 )新涉及基礎理論、金屬冶煉、原料添加、規?；a(chǎn)、新應用，以及新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、材料回收，等等。
從歷史上看，歐洲一直在冶金領(lǐng)域獨樹(shù)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%，占國內生產(chǎn)總值的11%，是歐洲工業(yè)發(fā)展的重要部門(mén)。然而，隨著(zhù)美國和亞洲的技術(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處理技術(shù)等多方面的支持。處理技術(shù)的逐步升級，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，原料消耗也逐步下降。此外，納米技術(shù)、原燃料和廢棄物小化技術(shù)以及節能技術(shù)的發(fā)展，也將長(cháng)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)對經(jīng)濟、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)展戰略將主要側重以下4個(gè)方面：一是推動(dòng)產(chǎn)品創(chuàng )新，滿(mǎn)足產(chǎn)品和應用 的新需求，以及經(jīng)濟和社會(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(kāi)采、金屬回收技術(shù); 四是改善基礎設施，促進(jìn)技術(shù)創(chuàng )新。
冶金行業(yè)的發(fā)展對解決整個(gè)歐洲面臨的社會(huì )挑戰具有重要意義。該報告為今后10～20年乃至更長(cháng)時(shí)期內，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 了一份詳細的議程安排。該路線(xiàn)圖綜合考慮了全部金屬材料的應用領(lǐng)域：包括交通、建筑、消費品、電子、能源和工具等行業(yè)。這些行業(yè)代表了終端應用領(lǐng)域對冶金 科技的不同需求。同時(shí)，路線(xiàn)圖還指出了各個(gè)領(lǐng)域為滿(mǎn)足未來(lái)應用新需求所應達到的必要條件。該路線(xiàn)圖的實(shí)施，將極大地增強未來(lái)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)調這一領(lǐng)域的研發(fā)活動(dòng)。目前，冶金涂層領(lǐng)域的應用主要包括：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)，應用于汽車(chē)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)機艙溫度;納米摩擦學(xué)，主要提高 納米級潤滑性;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)應用中的磨損保護，并減少摩擦;熱噴涂層技術(shù)，用于減少 燃燒發(fā)動(dòng)機內的摩擦，并降低重量。
二是粉末冶金。粉末冶金是歐洲發(fā)展突出的領(lǐng)域。根據2011年報告，歐洲粉末冶金產(chǎn)品每年成交額超過(guò)60億歐元。
三是合金。歐盟是全球第二大鋼鐵生產(chǎn)國，鋼鐵行業(yè)從業(yè)人員超過(guò)36萬(wàn)人，鋼材年產(chǎn)量達到1.77多億噸，占全球總產(chǎn)量的11%。同時(shí)，歐盟還是世界的高 附加值鋼材產(chǎn)品的設計國和生產(chǎn)國。但是，近年來(lái)，日本、韓國、中國、美國等國家的先進(jìn)高強度鋼材(AHSS)發(fā)展較為迅速。
在合金研發(fā)領(lǐng)域，歐洲與日本、美國合作開(kāi)展了關(guān)于耐高溫鋼材的研發(fā)。這項研究主要為解決高溫車(chē)間以及發(fā)動(dòng)機的應用需求;此外，研究還包含了對材料長(cháng)期斷裂全度的預測和中短期的蠕變疲勞作用測試。
歐洲還開(kāi)展了鋼材在軌道應用方面的研究。隨著(zhù)鐵路車(chē)輛有效載荷的增加，要求軌道鋼的強度要達到1000～1100MPa，硬度達到300～320HBW，爭取達到400HBW。但由于認證方面的問(wèn)題，鐵路多使用碳錳鋼，很難引進(jìn)新等級鋼材，這是目前亟需解決的難題。
高品質(zhì)鋼材的應用越來(lái)越廣泛，特別是多相超高強度鋼發(fā)展迅猛。由于解決了焊接性問(wèn)題，這些鋼材也正被引入市場(chǎng)。同時(shí)，焊接熱循環(huán)對微觀(guān)開(kāi)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)大范圍應用，需進(jìn)一步研究新的涂層技術(shù)。
歐洲針對輕金屬合金的研發(fā)工作持續進(jìn)行，如汽車(chē)應用領(lǐng)域的鋁合金和鎂合金。研究領(lǐng)域包括高強度合金開(kāi)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)展的障礙是缺乏經(jīng)濟可行的生產(chǎn)工藝、金屬連接技術(shù)以及對切割邊緣敏感性所帶來(lái)的危險性的充分認識。
四是金屬復合材料。歐洲金屬復合材料研究主要集中于交通運輸應用中的高強度輕量化關(guān)鍵部件中。目前，研發(fā)工作主要針對發(fā)動(dòng)機零部件，而只有嵌入金屬復合材料的閥座尚未應用到汽車(chē)行業(yè)，這主要是由于生產(chǎn)成本過(guò)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(mén)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(lèi)似。
海洋交通領(lǐng)域的創(chuàng )新通常不會(huì )帶來(lái)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)的應用首先要考慮可靠性和經(jīng)濟收益，這也就意味著(zhù)需要穩定發(fā)展現有的 成熟技術(shù)。然而，需要注意的是，在國際海洋產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，即使是應用的微小進(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) 國家，任何進(jìn)展都有可能影響全球的航運業(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(lái)看，這就需要解決包括提高能源使用效率、加強環(huán)境保護，以及提高項目收益率等諸多挑戰。
(3)航天
歐洲航天領(lǐng)域發(fā)展較為規范，如“潔凈天空”聯(lián)合技術(shù)行動(dòng)制定了一系列詳細具體的研究議程。該行動(dòng)計劃擁有較高的技術(shù)水平，而后續計劃將于2016年開(kāi)始實(shí)施。
目前，歐洲航空行業(yè)發(fā)展的優(yōu)勢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)域的應用仍存在弱點(diǎn)，如耐腐蝕性、損傷容量、重量/強度比、熱性能以及制造成本等。
此外，目前歐洲正在對航空部件的近凈成型或凈成型制造開(kāi)展研究，但這將是一個(gè)漫長(cháng)的過(guò)程。
根據歐洲航空研究與創(chuàng )新咨詢(xún)委員會(huì )預計，到2050年，力爭實(shí)現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。該目標將從長(cháng)期改變這一領(lǐng)域的產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展。
