程紫輝 馬通達 張智慧

有色金屬新材料是國民經(jīng)濟、人民日常生活及國防工業(yè)、科學(xué)技術(shù)發(fā)展必不可少的基礎(chǔ)材料和重要的戰(zhàn)略物資。按《新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》，有色金屬新材料可主要被劃分為先進基礎(chǔ)材料、關(guān)鍵戰(zhàn)略材料及前沿新材料3類。先進基礎(chǔ)材料主要包括高性能鋁合金、高性能銅合金、鎂合金、鈦及鈦合金、稀有難熔金屬材料、貴金屬等；關(guān)鍵戰(zhàn)略材料主要包括高溫合金稀有金屬防護涂層材料、高純鉭靶材、平面顯示用高純鉬管靶等；前沿新材料主要包括3D打印材料、超導(dǎo)材料、液態(tài)金屬等，廣泛用于航空航天、軌道交通、新一代信息技術(shù)、海工船舶、新能源等領(lǐng)域。具體情況詳見表1所示。

1 我國有色金屬新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及問題

新材料是保障中國制造實現(xiàn)由大變強的重要基礎(chǔ)，“材料先行”已形成業(yè)界共識。目前，我國新材料產(chǎn)業(yè)體系已初步形成，產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)擴大，總產(chǎn)值由2010年的0.65萬億元快速增長至2017年的3.1萬億元，2018年更是增長至4.3萬億元，年均增速超過25%。

根據(jù)國家新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展專家咨詢委員會編著的《中國新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展年度報告》（2017），參考主要有色金屬原材料市場價格，2017年我國高性能有色金屬新材料市場規(guī)模已突破1.9萬億元，占新材料市場總規(guī)模的一半以上，表明有色金屬新材料在國家新材料產(chǎn)業(yè)乃至工業(yè)領(lǐng)域中占有舉足輕重的地位。雖然我國現(xiàn)已成為世界有色金屬新材料生產(chǎn)加工大國，但距離有色金屬新材料生產(chǎn)加工技術(shù)強國尚有一定差距。

盡管我國近些年來有色金屬材料產(chǎn)業(yè)有了長足的發(fā)展，仍存在高端產(chǎn)品比例低，產(chǎn)品質(zhì)量有待提高的問題。第一，有色金屬新材料在產(chǎn)業(yè)體系中所占比例不高。如新能源汽車的需求帶動了有色金屬鈷、鋰等新材料的發(fā)展；軌道交通和汽車用鋁的產(chǎn)量和用量持續(xù)增長，進一步促進了高端運輸鋁材的應(yīng)用。然而，新舊動能轉(zhuǎn)換總體緩慢。第二，有色金屬新材料產(chǎn)業(yè)原始創(chuàng)新少，基礎(chǔ)共性關(guān)鍵技術(shù)、精深加工技術(shù)和用技術(shù)研發(fā)不足。例如，鋁加工幾百個常用牌號，中國自己研發(fā)的卻廖廖無幾；萬噸擠壓機等先進設(shè)備，雖然能制造，但關(guān)鍵控制設(shè)備還需要進口。第三，產(chǎn)品質(zhì)量的一致性較差，均勻性、穩(wěn)定性不足，高精尖產(chǎn)品少。例如，大飛機用鋁合金預(yù)拉伸厚板和鋁合金蒙皮板、乘用車鋁面板等尚不能產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)；電子級12英寸硅單晶拋光片、部分大直徑超高純金屬靶材、寬禁帶半導(dǎo)體單晶拋光片、航空醫(yī)療領(lǐng)域高端鈦產(chǎn)品、部分高端銅鋁板帶箔材等仍依賴進口。

針對于我國有色金屬新材料產(chǎn)業(yè)整體“大而不強”、自主創(chuàng)新力不足的問題，我國政府機構(gòu)、有色金屬上下游企業(yè)、科研機構(gòu)，立足有色金屬全產(chǎn)業(yè)鏈和創(chuàng)新全鏈條設(shè)計，大力開展基礎(chǔ)研究、核心關(guān)鍵制造技術(shù)攻關(guān)、高精尖新品的研制和工程化應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)，著力滿足我國航空航天、軌道交通輕量化制造與節(jié)能減排、海洋工程與重大裝備制造、高端功能元器件制造等緊迫需求，促進有色金屬產(chǎn)品結(jié)構(gòu)向高端高附加值方向轉(zhuǎn)型，帶動有色金屬全行業(yè)技術(shù)進步與產(chǎn)業(yè)升級，并逐步實現(xiàn)一些重要應(yīng)用領(lǐng)域關(guān)鍵產(chǎn)品材料的升級換代及國產(chǎn)替代。如：先進半導(dǎo)體材料領(lǐng)域，近年隨著國家對先進半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)的政策和資金支持和下游向國內(nèi)的加速轉(zhuǎn)移以及部分材料的技術(shù)積累儲備，目前在高純金屬靶材、第3代半導(dǎo)體等領(lǐng)域都有所突破，開始切入國內(nèi)外主流芯片客戶，啟動材料的國產(chǎn)替代進程；新能源汽車對鋰電池續(xù)航能力的要求，催生了電池材料從鉛酸體系、到磷酸鐵鋰電體系、到鎳鈷錳三元體系、到以后可能發(fā)展的固態(tài)電池體系的不斷更新升級；汽車輕量化趨勢，即是解決油耗、排放和車輛大型化需求之間矛盾的重要方法，輕量化技術(shù)從材料出發(fā)，將汽車質(zhì)量占比最高的“車身+底盤”由鋼結(jié)構(gòu)材質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)殇X合金材質(zhì)，催生了鋁合金材料的需求發(fā)展。

2 我國有色金屬新材料材料測試評價現(xiàn)狀及問題

測試評價是衡量材料性能、應(yīng)用效果和使用價值的關(guān)鍵手段，各項指標(biāo)反映了材料的應(yīng)用價值。與結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造工藝相關(guān)聯(lián)的材料特征指標(biāo)，是新材料及其下游應(yīng)用制造業(yè)之間的重要紐帶。材料特征指標(biāo)的測試評價數(shù)據(jù)結(jié)果是銜接上下游需求、加速新材料應(yīng)用的重要載體和溝通手段。有色金屬新材料的特征指標(biāo)應(yīng)滿足應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的要求，可為材料生產(chǎn)制造、工藝參數(shù)正確選擇提供依據(jù)，以期求得最經(jīng)濟合理的設(shè)計，生產(chǎn)出品質(zhì)高、質(zhì)量輕、壽命長、安全可靠的零部件和產(chǎn)品。

我國有色金屬新材料產(chǎn)品質(zhì)量不高，很大程度上歸因于我國測試評價能力不足，難以支撐有色金屬材料的升級換代、跨越式發(fā)展。我國材料測試評價機構(gòu)通常只具備化學(xué)成分分析、力學(xué)性能測試、組織結(jié)構(gòu)表征等基礎(chǔ)性分析測試能力，傳統(tǒng)測試評價方法往往從單一指標(biāo)出發(fā)，更多關(guān)注材料自身性能。隨著裝備制造、電子信息等下游領(lǐng)域集成性、交叉性不斷提高，“測不準”的問題時有發(fā)生，難以滿足綜合性能測試、服役性能評價、工程化應(yīng)用考核等各類需求。據(jù)《2017年中國認證認可檢驗檢測統(tǒng)計分析報告》數(shù)據(jù)顯示，2017年我國材料測試評價機構(gòu)數(shù)量約1 100家，實現(xiàn)營業(yè)收入51.49億元，平均每家實現(xiàn)營業(yè)收入476.76萬元。雖然我國材料測試評價機構(gòu)眾多，但是有色金屬材料測試服務(wù)業(yè)依然面臨著快速發(fā)展中難以逾越的鴻溝，如從業(yè)機構(gòu)多而不精、大而不強，核心競爭能力即材料測試評價能力尚不能支撐新材料產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展等。具體表現(xiàn)在如下幾個方面。

一是有色金屬綜合測試評價機構(gòu)的權(quán)威性不夠。缺少有效覆蓋有色金屬全生命周期的測試評價能力的機構(gòu)，對有色金屬新材料的研發(fā)生產(chǎn)應(yīng)用需要測試技術(shù)的支撐不足；國際互動合作、數(shù)據(jù)比對、學(xué)術(shù)交流，以及與國際機構(gòu)之間的數(shù)據(jù)互認水平不高。

二是有色金屬分析測試評價共性關(guān)鍵技術(shù)和標(biāo)準體系不夠完善。產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)合攻關(guān)不足，有色金屬新材料的測試方法、失效分析關(guān)鍵技術(shù)、環(huán)境試驗與壽命評價技術(shù)、模擬仿真分析一體化技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘分析技術(shù)等有待進一步突破；需進一步聯(lián)合有色金屬行業(yè)內(nèi)企業(yè)和行業(yè)標(biāo)準化委員會，建設(shè)有色金屬新材料標(biāo)準信息庫，引導(dǎo)標(biāo)準體系建設(shè)，制修訂相關(guān)標(biāo)準，為產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)提供共性技術(shù)支撐。

三是有色金屬新材料測試評價資源整合不夠。標(biāo)準方面，分級管理不夠；方法研究方面，在原材料生產(chǎn)和應(yīng)用企業(yè)之間未形成統(tǒng)一的評價體系；專家和設(shè)備資源整合不足，未得到充分作用；數(shù)據(jù)散落在應(yīng)用和制造企業(yè)內(nèi)部，未得到充分整合利用。

四是有色金屬測試服務(wù)產(chǎn)業(yè)市場服務(wù)能力不足。現(xiàn)有測試服務(wù)機構(gòu)的服務(wù)區(qū)域范圍有限，市場推廣能力不足，已有的服務(wù)能力得不到充分發(fā)揮，部分高端儀器設(shè)備長期閑置，材料生產(chǎn)應(yīng)用企業(yè)卻找不到權(quán)威的檢測機構(gòu)。

3 有色金屬新材料測試評價體系發(fā)展趨勢

有色金屬新材料測試評價貫穿于有色金屬新材料的全生產(chǎn)過程、全生命周期，通過基礎(chǔ)分析測試技術(shù)、工程應(yīng)用考核評價技術(shù)，借助現(xiàn)代分析測試手段，可獲取有色金屬新材料的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)、物理及力學(xué)性能信息，進而揭示材料服役性能和壽命表現(xiàn)。先進基礎(chǔ)有色金屬新材料通常屬于性能優(yōu)異、量大面廣且“一材多用”的新材料，對國民經(jīng)濟、國防軍工建設(shè)起著基礎(chǔ)支撐和保障作用。測試評價多面向生產(chǎn)和應(yīng)用過程，如常規(guī)環(huán)境試驗、失效分析與可靠性測試、批次穩(wěn)定性、環(huán)境友好性、材料基礎(chǔ)數(shù)據(jù)積累等。關(guān)鍵戰(zhàn)略有色金屬新材料通常屬于多品種、小批量且有戰(zhàn)略需求的新材料，是實現(xiàn)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。測試評價多來源于應(yīng)用過程映射的評價需求，如關(guān)鍵理化參數(shù)、關(guān)鍵力學(xué)性能、關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)、質(zhì)量一致性、工藝性參數(shù)等，亟需針對大型構(gòu)件無損檢測、環(huán)境友好性評價、非標(biāo)環(huán)境試驗、考核驗證與失效分析、材料應(yīng)用數(shù)據(jù)積累開展數(shù)據(jù)庫建設(shè)、數(shù)據(jù)分析和挖掘。前沿有色金屬新材料通常屬于尚在研發(fā)中，具備潛在或可以預(yù)見的優(yōu)異性能，代表了未來材料的發(fā)展方向。測試評價需求多來源于研發(fā)過程的需求，如化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、功能性、材料基礎(chǔ)數(shù)據(jù)積累等。

有色金屬新材料測試評價結(jié)果是開展產(chǎn)業(yè)公共服務(wù)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。通過建立完善的有色金屬新材料全生命周期測試評價及認證體系，開展綜合測試評價、產(chǎn)品認證/質(zhì)量分級、技術(shù)成熟度評價和技術(shù)咨詢等公共服務(wù)，系統(tǒng)分析存在于有色金屬新材料全生產(chǎn)過程、全生命周期的測試評價數(shù)據(jù)，確保產(chǎn)業(yè)公共服務(wù)的精準度和高效能，有利于解決有色金屬新材料產(chǎn)品一致性和可靠性問題，更利于促進有色金屬新材料產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

有色金屬新材料產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展對我國有色金屬材料的測試評價提出了更高、更新的綜合要求：一方面，隨著有色金屬新材料種類的增加，對分析測試的儀器裝備、測試方法與標(biāo)準不斷提出了新的要求；另一方面，裝備制造、新能源、生物醫(yī)藥等應(yīng)用領(lǐng)域?qū)τ猩饘傩虏牧戏垡笤絹碓礁撸枰罱嫦蚬こ袒瘧?yīng)用考核評價裝置，同時還需要開展有色金屬新材料在相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域的失效分析、環(huán)境試驗與壽命評價、模擬仿真等綜合評價技術(shù)的研究，建設(shè)貫穿于研究、生產(chǎn)及應(yīng)用全過程的有色金屬新材料測試評價體系意義重大。

綜上所述，為了滿足有色金屬新材料的研究開發(fā)、生產(chǎn)制造、應(yīng)用服役全過程對測試評價技術(shù)和公共服務(wù)的需求，需要從測試評價能力、服役評價能力、共性技術(shù)開發(fā)與標(biāo)準化能力、產(chǎn)業(yè)化服務(wù)能力等4個方面建設(shè)和完善我國有色金屬新材料測試評價體系，助力我國新材料產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量快速發(fā)展。

4 國家新材料測試評價平臺——有色金屬材料行業(yè)中心

2019年10月10日，國標(biāo)（北京）檢驗認證有限公司中標(biāo)“國家新材料測試評價平臺-有色金屬材料行業(yè)中心”項目。該項目系2019年國家新材料測試評價平臺建設(shè)項目，招標(biāo)編號為TC190H3ZW/2，項目總投資預(yù)算為15 252.56萬元，其中獲批復(fù)中央財政資金（部門預(yù)算）4 570萬元。

有色金屬材料行業(yè)中心建設(shè)聚焦《新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》，通過深入研究有色金屬新材料關(guān)鍵測試評價指標(biāo)覆蓋全面性與專用測試能力先進性問題，解決重點有色金屬新材料的綜合測試評價技術(shù)，突破有色金屬新材料測試評價關(guān)鍵共性技術(shù)，實現(xiàn)有色金屬新材料測試評價技術(shù)能力提升；通過新購和自主研發(fā)一批設(shè)備填平補齊儀器裝備能力，完善和豐富測試評價參數(shù)，測試裝備能力達到國際先進水平；加大人才培養(yǎng)和人才引進力度，通過技術(shù)研發(fā)、人員培訓(xùn)、技術(shù)交流，實現(xiàn)人才隊伍國際一流，重點解決我國有色金屬新材料測試評價能力弱、水平低的問題；通過創(chuàng)新合作機制，充分利用現(xiàn)有資源，避免重復(fù)建設(shè)，發(fā)揮各合作單位的優(yōu)勢，重點解決我國有色金屬新材料測試評價資源分散、數(shù)據(jù)無法共享的問題，實現(xiàn)設(shè)備、專家資源共享；增強國際合作與交流，實現(xiàn)有色金屬材料檢驗認證國際互認；搭建互聯(lián)網(wǎng)平臺，提高設(shè)備、專家、人才、服務(wù)能力的資源利用效率；借助國家新材料測試評價平臺主中心的信息化平臺，提升對外服務(wù)的互聯(lián)網(wǎng)窗口和業(yè)務(wù)能力，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)分析、材料計算服務(wù)能力；全面支撐有色金屬新材料基礎(chǔ)研究、應(yīng)用技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)化的統(tǒng)籌銜接，形成上中下游協(xié)同創(chuàng)新的發(fā)展環(huán)境，降低新材料研發(fā)成本，縮短新材料研發(fā)周期，快速推進新材料產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，提升有色金屬新材料產(chǎn)業(yè)支撐能力，助力有色金屬新材料測試評價能力達到國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進水平。

有色金屬材料行業(yè)中心將通過提升服務(wù)能力和技術(shù)水平，打造有色金屬行業(yè)分析測試第一品牌，將中心發(fā)展成為認可度高、權(quán)威性強、有效支撐有色材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的測試認證機構(gòu)，滿足有色金屬材料研發(fā)生產(chǎn)應(yīng)用中對測試評價技術(shù)及精確度的需求，支撐中國制造實現(xiàn)由大變強，實現(xiàn)制造強國偉大戰(zhàn)略。