鮑芳芳 宗 驍 丁賢飛 南 海 張愛(ài)斌

（1.中國(guó)航發(fā)北京航空材料研究院，北京 100095；2.北京市先進(jìn)鈦鋁合金精密成型工程技術(shù)研究中心，北京 100095）

0 引言

21 世紀(jì)以來(lái)，高熵合金成為合金領(lǐng)域發(fā)展最迅速的新材料之一，也被認(rèn)為是近幾十年來(lái)合金化理論的三大突破之一。由于高熵合金在力學(xué)、物理和化學(xué)性能方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，因此其未來(lái)的應(yīng)用前景十分廣泛，并已成為國(guó)際材料學(xué)術(shù)界重要研究的熱點(diǎn)之一。國(guó)內(nèi)外大量學(xué)者對(duì)高熵合金展開(kāi)研究，并提出相關(guān)高熵合金技術(shù)專利。該文基于Incopat 專利數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)高熵合金進(jìn)行專業(yè)檢索、數(shù)據(jù)提取和分類分析，從多個(gè)維度呈現(xiàn)高熵合金專利的整體態(tài)勢(shì)，以期為高熵合金專利申請(qǐng)與戰(zhàn)略布局提供參考。

1 專利概況

1.1 專利檢索

對(duì)高熵合金的中外文表述方式進(jìn)行匯總，根據(jù)檢索策略制定檢索式，檢索式如下：TI=（“高熵合金”O(jiān)R “多主元合金” OR “成分復(fù)雜合金” OR “等原子比多組元合金” OR “過(guò)渡元素高熵合金” OR “難熔高熵合金” OR “共晶高熵合金” OR “高熵非晶合金” OR “高熵高溫合金” OR “高熵陶瓷” OR “multi-principal element alloy” OR “compositionally complex alloy” OR “equiatomic multicomponent alloy” OR “transition metal high entropy alloys” OR “refractory high-entropy alloys” OR “eutectic high entropy alloy” OR “high entropy intermetallics”）其中，TI 為標(biāo)題；由于檢索的數(shù)據(jù)庫(kù)語(yǔ)言多元，因此制定的檢索式中必須有中英文。同時(shí)，在專利數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行專利檢索。結(jié)果顯示，截至2021 年8 月30 日，有1 886 件高熵合金技術(shù)專利，經(jīng)同族合并和人工篩選后還剩1 296 件。該文基于1 296 件專利展開(kāi)分析，需要注意的是，受專利公開(kāi)時(shí)限的影響，2020—2021 年的數(shù)據(jù)僅供參考。

1.2 申請(qǐng)時(shí)間與地理分布

對(duì)申請(qǐng)時(shí)間來(lái)說(shuō)，高熵合金技術(shù)專利申請(qǐng)較多的年份包括2019 年（295 件）、2020 年（291 件）、2018 年（243件）、2017 年（140 件）、2021 年（134 件）、2016 年（87件）、2014 年（29 件）、2013 年（28 件）和2015 年（25件），詳細(xì)情況如圖1 所示。

圖1 高熵合金專利申請(qǐng)趨勢(shì)

對(duì)地理分布來(lái)說(shuō)，高熵合金技術(shù)專利主要集中于中國(guó)，中國(guó)有1 175 件專利，占比為90.7%。專利申請(qǐng)數(shù)量排序在中國(guó)之后的國(guó)家依次為韓國(guó)、美國(guó)、世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織、羅馬尼亞、歐洲專利局、印度和瑞士，詳細(xì)情況見(jiàn)表1。在中國(guó)，專利主要集中在北京市、江蘇省和廣東省。其中，北京市142 件，江蘇省140 件，廣東省101 件，排在之后的專利申請(qǐng)省份依次為陜西省、湖南省、遼寧省、河南省、四川省、浙江省和甘肅省，詳細(xì)情況見(jiàn)表2。

表1 全球高熵合金專利主要申請(qǐng)國(guó)家

表2 中國(guó)高熵合金專利主要申請(qǐng)省市

表2 起步工況預(yù)測(cè)模型驗(yàn)證結(jié)果

1.3 申請(qǐng)機(jī)構(gòu)與技術(shù)構(gòu)成

高熵合金技術(shù)專利主要申請(qǐng)機(jī)構(gòu)及其專利數(shù)量如下：北京理工大學(xué)43 件，北京科技大學(xué)38 件，中南大學(xué)29 件，湘潭大學(xué)27 件，中原工學(xué)院26 件，華南理工大學(xué)26 件，太原理工大學(xué)24 件，江蘇理工學(xué)院23 件，天津大學(xué)22 件，昆明理工大學(xué)22 件，詳細(xì)情況如圖2 所示。

圖2 高熵合金專利主要申請(qǐng)機(jī)構(gòu)

高熵合金主要申請(qǐng)機(jī)構(gòu)所申請(qǐng)的專利以C22C 類為主，該類專利共910 件，占比為70.2%，申請(qǐng)?jiān)擃悓＠臋C(jī)構(gòu)以北京科技大學(xué)和北京理工大學(xué)為主。專利數(shù)量排序在C22C 類之后的專利IPC（International patent classification，國(guó)際專利分類）分類依次為C23C 類（303 件）、B22F 類（281 件）、C22F 類（153 件）、B33Y 類（80 件）、B23K 類（61 件）、B22D 類（57 件）、C04B 類（54 件）、C21D 類（41 件）和B82Y 類（24 件），主要機(jī)構(gòu)與技術(shù)分類匹配情況如圖3 所示。

圖3 高熵合金專利主要機(jī)構(gòu)與技術(shù)分類匹配

對(duì)高熵合金主要申請(qǐng)機(jī)構(gòu)的專利主題進(jìn)行聚類可以發(fā)現(xiàn)，申請(qǐng)高熵合金專利的主要機(jī)構(gòu)的主題集中在激光熔覆、共晶、激光選取、預(yù)合金化和相變誘導(dǎo)塑性5 個(gè)方面。進(jìn)一步對(duì)申請(qǐng)高熵合金專利的主要申請(qǐng)機(jī)構(gòu)的專利技術(shù)功效分布情況進(jìn)行分析，通過(guò)分析可知，北京理工大學(xué)的相關(guān)專利技術(shù)側(cè)重降低復(fù)雜性、提高強(qiáng)度和提高效率3 個(gè)方面，北京科技大學(xué)的相關(guān)專利技術(shù)側(cè)重降低復(fù)雜性、降低成本和提高強(qiáng)度3 個(gè)方面，中南大學(xué)的相關(guān)專利技術(shù)側(cè)重降低復(fù)雜性、降低成本和提高強(qiáng)度3 個(gè)方面，主要申請(qǐng)機(jī)構(gòu)的技術(shù)功效如圖4 所示。

圖4 高熵合金專利主要申請(qǐng)機(jī)構(gòu)技術(shù)功效

2 重要專利

2.1 重點(diǎn)專利

結(jié)合專利數(shù)據(jù)庫(kù)檢索到高熵合金專利的被引證次數(shù)、同族專利以及專利價(jià)值等信息對(duì)高熵合金專利進(jìn)行人工篩選，可以得到高熵合金重點(diǎn)專利的信息。由表3 可知，從申請(qǐng)時(shí)間來(lái)看，2013 年11 月22 日沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)申請(qǐng)的公開(kāi)號(hào)為CN104651828A、名稱為“一種鐵基合金表面制備高熵合金基復(fù)合材料改性層用粉料”的專利申請(qǐng)時(shí)間最早。從被引證次數(shù)來(lái)看，2016 年3 月10 日北京科技大學(xué)申請(qǐng)的公開(kāi)號(hào)為CN105734312A、名稱為“一種生物醫(yī)用TiZrNbTa 系高熵合金及其制備方法”和2016 年7 月19 日中南大學(xué)申請(qǐng)的公開(kāi)號(hào)為CN106048374A、名稱為“一種難熔高熵合金/碳化鈦復(fù)合材料及其制備方法”的專利被引證次數(shù)最高，均為37 次。從同族數(shù)量來(lái)看，2016 年11 月8 日日立公司申請(qǐng)的公開(kāi)號(hào)為WO2017098848A1、名稱為“High entropy alloy member， method for producing alloy member， and product using alloy member（高熵合金構(gòu)件、合金構(gòu)件的制備方法及使用合金構(gòu)件的產(chǎn)品）”的專利同族數(shù)量最多。

表3 SAEJ1441 主觀評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

表3 高熵合金技術(shù)重點(diǎn)專利

2.2 高被引專利

高熵合金技術(shù)專利的被引證次數(shù)越多意味該技術(shù)的影響力越大。其中，2017 年4 月24 日，由韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院申請(qǐng)的公開(kāi)號(hào)為US20170314097A1、名稱為“High-strength and ultra heat-resistant high entropy alloy （HEA） matrix composites and method of preparing the same（高強(qiáng)度超耐熱高熵合金（HEA）基復(fù)合材料及其制備方法）”的專利被引證次數(shù)最多，高達(dá)90 次。

表4 高熵合金技術(shù)高被引專利

2.3 同族專利

高熵合金技術(shù)專利同族數(shù)量的多少意味該專利家族的大小。其中，2016 年11 月8 日由日立公司申請(qǐng)的專利的同族數(shù)量最多，該公司在中國(guó)申請(qǐng)的公開(kāi)號(hào)為CN108431262A、名稱為“高熵合金構(gòu)件，該合金構(gòu)件的制造方法，及使用了該合金構(gòu)件的制造物”以及在世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織申請(qǐng)的公開(kāi)號(hào)為WO2017098848A1、名稱 為“High entropy alloy member， method for producing alloy member， and product using alloy member（高熵合金構(gòu)件、合金構(gòu)件制備方法及使用合金構(gòu)件的產(chǎn)品）”的專利的同族數(shù)量為11 件，公開(kāi)號(hào)分別為CN108431262A、CN108431262B、EP3392359A1、EP3392359A4、EP3392359B1、JP6493561B2、JPWO2017098848A1、SG11201804917QA、US10787725B2、US20180363104A1 和WO2017098848A1。

2.4 權(quán)利要求數(shù)

高熵合金技術(shù)專利權(quán)利要求數(shù)反應(yīng)專利價(jià)值的高低。其中，2017 年2 月7 日香港城市大學(xué)申請(qǐng)的公開(kāi)號(hào)為US20180223417A1、名稱為“High entropy alloy thin film coating and method for preparing the same（高熵合金薄膜涂層及其制備方法）”的專利權(quán)利要求數(shù)最多，有36 項(xiàng)，意味該專利在高熵合金領(lǐng)域的價(jià)值高且被侵權(quán)的可能性較大。

3 結(jié)論

基于專利數(shù)據(jù)對(duì)高熵合金技術(shù)態(tài)勢(shì)進(jìn)行分析，得出的相關(guān)結(jié)論如下：1） 圍繞高熵合金技術(shù)展開(kāi)的專利申請(qǐng)主要集中在中國(guó)。2） 高熵合金領(lǐng)域的專利申請(qǐng)機(jī)構(gòu)集中在高校。3）高熵合金技術(shù)專利的熱點(diǎn)集中在激光熔覆、預(yù)合金化以及共晶等主題。

表5 高熵合金定向凝固技術(shù)專利同族數(shù)量

表6 高熵合金技術(shù)專利權(quán)利要求數(shù)

基于專利數(shù)據(jù)對(duì)高熵合金技術(shù)態(tài)勢(shì)進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果給出以下3 條建議：1） 在高熵合金技術(shù)專利數(shù)量提升的同時(shí)，要關(guān)注高熵合金技術(shù)專利質(zhì)量及其應(yīng)用轉(zhuǎn)化。2） 增強(qiáng)高熵合金研究機(jī)構(gòu)之間的合作，充分發(fā)揮高校、科研院所和企業(yè)各自的優(yōu)勢(shì)。3） 既關(guān)注高熵合金已有研究主題，也關(guān)注相關(guān)新興主題。