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嘉峪檢測網 2024-05-06 12:55
編者按
銅及銅基材料以其優異的力學、功能和工藝綜合性能而廣泛應用于電力電子、汽車、機械制造以及航空、航天、通信、集成電路等高技術制造領域。我國是世界上最大的銅材生產國和消費國,廣闊的應用市場使先進銅基材料擁有良好發展前景。
中國工程院院刊《中國工程科學》2023年第1期刊發中國有研科技集團有限公司有色金屬材料制備加工國家重點實驗室米緒軍教授級高級工程師研究團隊的《我國先進銅基材料發展戰略研究》一文。文章在綜述銅加工行業宏觀環境和發展概況的基礎上,分析了我國銅基材料發展取得的成績和不足,深層次剖析了我國銅加工產業“大而不強”的原因,重點梳理了我國高強導電銅合金材料、高性能電子銅箔、耐蝕銅合金、耐磨銅合金、銅基熱管理材料、特殊用途銅材和新能源用銅材的發展現狀、存在問題及未來發展趨勢。面向重大應用需求布局前沿方向,推動我國先進銅基材料的進一步發展,文章提出了形成有效的“產學研用”互動機制,建立國家銅基材料產業和技術發展協調平臺等發展建議。
一、前言
銅是人類最早使用的金屬之一,銅基材料(紫銅、銅合金、銅基復合材料)以其優異的導電導熱性能,良好的機械性能、耐蝕性能以及高延展成形性能成為關系現代工業發展和國計民生的重要大宗基礎原材料。先進銅基材料指區別于一般純銅材料,普通黃銅、白銅和青銅等傳統金屬合金,具有更高強度、導電性、導熱性、彈性、耐蝕性、易切削性或綜合性能優異的銅基材料,主要包括高強高導銅合金、耐蝕銅合金、耐磨銅合金、超高強彈性銅合金、高性能電子銅箔、銅基熱管理材料、特殊用途銅材和新能源用銅材等。
先進銅基材料作為一種量大面廣的關鍵基礎材料被廣泛應用于電子信息、航空、航天、能源電力、交通運輸、醫藥化工、海洋工程等領域,對國際科技競爭和經濟格局具有重大影響。其中,高強高導銅合金引線框架和接插件材料是新一代超大規模集成電路和電子元器件制造不可或缺的關鍵材料,高性能超薄銅箔是下一代高性能動力電池競爭的關鍵材料之一,高強耐蝕銅合金的材料性能和大尺寸管材制造水平直接影響到海洋裝備的服役性能。同時,先進銅基材料以其多種功能特性成為國際科技領域高度關注的前沿材料。例如,銅在生物學、醫療衛生領域的作用機理是一個重要的研究熱點,發現了“銅依賴性細胞死亡”這種新的細胞死亡方式;在電子、半導體行業,研究得出了平坦表面銅薄膜的半永久抗氧化性;中國科學院金屬研究所首次發現極細晶粒多晶銅中的一種全新亞穩態結構,可維持金屬的高溫強度;中國科學院物理研究所發現了一種新型銅基高溫超導材料,其臨界溫度高達118 K;中國科學院化學研究所首次成功制備了一維銅(II)分子磁體,其磁有序溫度為6.7 K。
基于先進銅基材料對國民經濟和高技術發展不可替代的作用,美國、日本、德國等工業發達國家都在這一領域保持了最強的國際科技水平和經濟競爭力。我國是世界上最大的銅材生產國和消費國,但在研發體系布局、整體科技實力、新材料自主設計和應用水平、資源和裝備保障能力等方面還與西方發達國家存在較大的差距。開發先進銅基材料及其制備加工新技術對促進我國戰略性新興產業發展、推動我國由材料大國向材料強國邁進起著重要的支撐作用。本文在分析先進銅基材料國際國內發展現狀和趨勢的基礎上,總結我國銅基材料發展取得的成績和不足,研究提出我國先進銅基材料的未來發展思路和對策建議。
二、先進銅基材料的國際發展現狀與趨勢
先進銅基材料全球主要研發和生產國包括美國、德國、日本、中國等。其中,以美國為代表的北美地區已完成了主要銅材的產業化階段,具有完備的研發、生產和儲備體系,目前全球用量較大的先進銅合金材料產品均由美國企業始創。北美地區目前的主要研究機構包括美國環球金屬制品有限公司、美國萬騰榮公司(Materion)、美國菲斯克合金公司(Fisk Alloy)、美國亞利桑那大學、加拿大不列顛哥倫比亞大學(UBC)、國際銅業協會(ICA)等。美國工業界已將銅基材料的研發重點轉移至生物科技、醫療衛生、新能源汽車等領域。例如,國際銅業協會在美國國家環境保護局登記注冊的抑菌銅材料,能滿足不同用戶對公共接觸表面抑菌性的需求;美國高盛公司將銅稱為“全球走向凈零排放道路上最關鍵的原材料”,可在電動汽車、風力渦輪機、太陽能發電等領域獲得廣泛應用。
以德國為代表的歐洲國家也是全球先進銅基材料的主要研發力量,形成了以企業為創新主體的研發體系。德國維蘭德公司(Wieland-Werke AG)是世界著名的銅及銅合金專業研發和生產企業,該公司通過自主創新以及與大學、研究所合作不斷研究新型銅合金材料、產品和工藝,同時洞悉客戶當前和未來的需求,提供系統性的解決方案。近年來,該公司的研發重點開始向氣候變化、數字化和資源高效利用等方向轉變。德國凱美歐洲金屬公司(KM Europa Metal)是世界上最大的銅和銅合金產品制造商之一,產品幾乎囊括了全部銅加工材品種,已有200年歷史,擁有全球分銷網絡。該公司以來自不同工業領域客戶的個性化需求為牽引,提供創新的產品解決方案,如其生產的銅鎳合金管材占據了全球主要軍用船舶海水管路系統的大部分市場,至今難以替代。該公司未來材料的研發重點在于銅材的處理與回收、新型冶金與鑄造技術、加工新技術、新材料、表面處理和應用工程。歐洲其他主要研究機構包括德國弗勞恩霍夫應用研究促進協會(Fraunhofer)、芬蘭阿爾托大學(Aalto University)、法國國立巴黎高等礦業學院(Mines)等。
日本的先進銅基材料以企業為創新研發主體,引導世界銅加工向精細方向發展,在銅合金引線框架等高精帶材研發和生產領域處于世界領先水平。以日本神戶制鋼所為例,該公司自主研發的材料包括著名的KLF、CAC、KFC系列引線框架銅合金,這些材料制品至今仍然是我國銅加工企業跟蹤仿制的主體。目前,日本的先進銅合金材料向高性能、高附加值方向發展,主要的研發機構有日本神戶制鋼所、JX金屬株式會社(原日礦)、古河電氣工業株式會社、住友金屬工業公司、三井金屬集團、同和控股集團、日本伸銅株式會社、三菱金屬、日本永木精械株式會社、日本東北大學、日本采礦和材料加工研究所(MMIJ)等。
三、我國先進銅基材料的發展現狀和存在的問題
2021年,我國銅材產量為1.99×107 t,占全球銅材總產量的62%,連續18年蟬聯世界最大的銅材生產國和消費國,行業主營業務收入超萬億元。“十三五”以來,我國銅加工行業的產品結構實現持續優化,圖1為我國銅加工材的消費情況,電力行業仍是銅消費量最大的行業;電子通信行業作為新興產業,包括廣播通信、電視、電子計算機、雷達、電子元器件等行業,均使用大量精細的銅、銅合金及加工材,耗銅量占比15.15%;日用消費品耗銅量占比15.35%;機械制造業耗銅量占比10.37%;交通運輸業年均耗銅量占全國銅消費量的8.33%左右,尤以汽車工業最為突出,我國汽車產量增長速度很快,耗銅量也相對增加,鐵路、船舶、航空等也是耗銅量較大的部門;建筑用水管、裝飾材料、結構材料等年均耗銅量占我國銅消費量的3.26%,遠低于美國和日本的水平,這也是我國尚屬于發展中國家的表現之一。隨著我國經濟、社會不斷發展,銅、銅合金與復合材料、銅化合物也廣泛用于農牧業、生命健康等領域。我國雖然是銅加工和消費大國,但在先進銅基材料的研發體系布局、整體科技實力、新材料自主設計和應用水平、資源和裝備保障能力等方面還與西方發達國家存在較大差距。
圖1 我國銅加工材消費情況
(一)產業發展現狀
我國銅加工產業基本實現全球化整體布局,主要集中在長江三角洲(簡稱長三角)和珠江三角洲(簡稱珠三角)地區,重點企業集中分布在江蘇、浙江、廣東等核心區域;海外實現了在東南亞、歐洲和美洲等地區的多點布局,以重點企業為排頭兵,通過新建、并購等方式完成產業布局“走出去”。銅加工裝備達到國際化水平,且進入了以國產裝備為主、進口裝備為輔的現代化銅加工發展序列,已成為全球主流工藝與先進裝備并存的國際銅加工制造中心。
我國銅加工產業已呈現出集群化發展的態勢。從產業集群區域來看,主要包括長三角地區(寧波金田銅業(集團)股份有限公司、浙江海亮股份有限公司、寧波興業盛泰集團有限公司、寧波博威合金材料股份有限公司、寧波長振銅業有限公司),華東地區(安徽楚江科技新材料股份有限公司、安徽鑫科新材料股份有限公司、銅陵有色金屬集團股份有限公司、山東天圓銅業有限公司、中色奧博特銅鋁業有限公司),中原地區(中鋁洛陽銅業有限公司、山西春雷銅材有限責任公司、金龍精密銅管集團股份有限公司、靈寶金源朝輝銅業有限公司)以及華中地區(中銅華中銅業有限公司、江西銅業集團有限公司、江西金品銅業科技有限公司、大冶有色金屬集團控股有限公司)等。按省份統計,我國產量前五名的銅加工材大省分別為江西、江蘇、浙江、廣東和安徽,2020年五省產量合計約為1.5×107 t,占全國總產量75%以上。我國主要的銅材集散地包括江西鷹潭,浙江寧波、紹興,安徽銅陵、蕪湖,廣東佛山、清遠,江西撫州、上饒,山東東營、聊城,河南洛陽、新鄉,湖北黃石,重慶等,產業集群化發展呈現良好勢頭。
我國銅基材料創新力量主體由高校、科研院所和部分高新技術企業組成。涉銅高校、科研院所主要包括有研工程技術研究院有限公司、中南大學、北京科技大學、江西理工大學、河南科技大學、大連理工大學、昆明理工大學、上海大學等。先進銅合金材料領域的骨干企業主要包括中鋁洛陽銅加工有限公司、寧波金田銅業(集團)股份有限公司、浙江海亮股份有限公司、金龍精密銅管集團股份有限公司、安徽楚江科技新材料股份有限公司、江西銅業集團有限公司、銅陵有色金屬集團股份有限公司、銅陵精達特種電磁線股份有限公司、寧波興業盛泰集團有限公司、寧波博威合金材料股份有限公司、浙江力博控股集團有限公司、中國有色礦業集團有限公司等,這些企業不僅在國內有廣闊的產業布局,部分頭部企業同時開展了全球化布局,先進銅基材料產業已進入北美、歐洲、東南亞和日韓市場。
(二)技術發展現狀
改革開放以來,經過多年的發展,我國銅冶金、加工行業取得長足進步,工業產品幾乎囊括了當前國際范圍內的全部材料體系。“十三五”以來,我國新一代銅基新材料的研發取得較大突破,其中的典型代表有銅鉻鋯、銅鎳鈷硅、銅鎳錫、銅鐵、銅鈦、銅碳(金剛石、石墨烯、石墨等)等合金或復合材料體系。部分銅材產品和技術已開始由跟蹤仿制向自主研發轉變,形成了一定的科技產業優勢。我國銅管、銅板帶等主力品種銅材以其價廉物美的優勢已搶占世界市場,冷凝器(換熱)銅管隨著我國家電產業的發展迅速占領全球市場,連續10余年實現凈出口;4.5 μm以上鋰電電解銅箔已具備全球最大產能和產量,2021年產量達2.55×105 t,增幅達82.1%;銅基散熱材料如金剛石銅、鉬銅等處于國際先進水平,逐步滿足了我國電子封裝領域的應用需求;高強高導銅合金、超高導熱銅基復合材料、超高純銅等部分銅基新材料性能指標達到國際先進水平,基本滿足了我國高新技術工程的發展對高性能銅基新材料的急迫需求。
隨著我國銅加工行業綜合實力不斷提升,部分頭部企業在穩定中端市場、積極參與高端市場競爭的基礎上,開始注重科技創新、智能制造和綠色發展。銅加工細分行業龍頭企業積極聯合國內科研機構開展新材料攻關工作,相繼突破了高性能真空開關銅鉻觸頭材料、高強韌耐磨鋁青銅合金、銅基雙金屬復合材料、高速鐵路用高強高導接觸網導線等新材料產品以及高強高導銅合金關鍵制備加工技術、高性能銅合金連鑄凝固過程電磁調控技術、銅管高效短流程技術和銅材連續擠壓制造技術,產品技術不僅服務于我國電力、船舶等行業領域,還實現了高端新材料產品的出口,相關成果獲得國家科技成果獎勵;針對我國高速鐵路全球領先的技術特點,相繼開發了多種銅基粉末冶金制動閘片和電氣化鐵路接觸線產品,為我國高速鐵路動車組不斷提速提供了有利保障;國內優勢企業和科研院所形成聯合攻關團隊,擺脫了國外知識產權壁壘限制,開發出具有自主知識產權的高性能高精度銅合金帶材、高性能電解銅箔和超薄壓延銅箔等高端產品,滿足了我國電子信息行業在第五代移動通信(5G)、鋰電、集成電路、芯片等領域的應用需求;銅加工行業綠色制造和智能制造模式正在形成,部分龍頭企業智能制造示范生產線初具雛形,生產效率進一步提升,為行業高質量發展注入了新活力。
(三)差距與不足
1. 市場優勢并沒有帶來技術經濟競爭優勢,產業鏈缺乏國際主導權
我國銅加工行業已從基本實現自給自足發展到產能嚴重過剩的產業環境當中,面臨產業鏈“兩頭受擠”的經營局面,全行業平均產能利用率僅為70%左右。受銅資源匱乏因素影響,我國銅原料的對外依存度超過60%,致使原料端在銅產業鏈當中一直處于賣方市場地位,銅加工行業對上游原料缺乏采購話語權。而在產能嚴重過剩的大環境當中,銅加工行業在市場的“搶占性”競爭中給下游消費端受讓出了更多的選擇性議價空間,導致銅加工行業加工費競爭激烈,同時還要承擔一定的賬期財務成本,在銷售端同樣缺乏話語權。
2. 行業集中度較低,整體合理性不足,無序競爭嚴重
2020年,我國銅加工材領域前10家頭部企業產量約為6.885×106 t,僅占中國全行業產量的37.7%;其中,江西銅業集團有限公司、江蘇江潤銅業有限公司、浙江海亮股份有限公司、金龍精密銅管集團股份有限公司等企業的單品規模已經位居全球銅加工行業前列,其銅板帶規模位居全球首位。銅加工行業呈現企業單體規模優勢明顯,行業整體集中度較低的發展形態,導致行業無序競爭嚴重,整體合力不足。
3. 新材料研發投入嚴重不足,創新驅動的高質量發展格局尚未形成
銅雖然在10種常用有色金屬中排名第一,但作為新材料在國家各類科技支持清單中既不屬于鋼鐵、鋁鈦鎂等結構材料,也得不到電子、能源等功能材料領域的高度重視,處于新材料科技支持的夾縫地帶,長期缺乏持久系統的研發投入。幾十年來,我國銅加工行業在中低端產品上同質化競爭激烈,產能過剩、行業平均利潤率低的情況長期存在,代表行業前沿和高水平的銅合金加工材產品持續大量進口,特別是用于航空、航天、國防軍工等重要領域的高性能產品“卡脖子”問題嚴重。其中,高精度銅板帶產品,如高銅合金帶、白銅帶、蝕刻類 / 半蝕刻類引線框架帶材、高性能青銅帶;高精度高性能銅箔,如柔性電路板(FPC)用壓延銅箔、高頻高速電解銅箔、集成電路(IC)封裝載板及微細電路用極薄銅箔;耐蝕銅合金管材,如B10、B30合金管材;高性能銅絲線材,如高強高導銅合金鍍膜絲線材、高檔汽車用高性能電子束線、高純無氧銅線、Φ0.003 mm微細銅絲等,均與國外同類產品存在差距,尚需依賴進口。
4. 材料研發與應用聯系不緊密
制造業自主創新能力不足致使應用方難以提出有效的新材料需求,而材料研制方的市場敏感性普遍不高。高端制造業是先進銅基材料的重大應用領域,如航空航天裝備、集成電路、光刻機、醫療器械、高端傳感器、有機發光二極管(OLED)等。這些應用場景對銅基材料有著非常苛刻的結構功能一體化全面性能要求,如強度 / 塑性 / 韌性 / 彈性 / 疲勞等力學性能要求、導電 / 導熱 / 耐磨 / 耐蝕 / 耐熱 / 抑菌等物理化學性能要求、成型 / 彎折 / 焊接 / 表面精度 / 形狀尺寸精度等工藝性能要求以及均勻性 / 一致性 / 可靠性等制造水平要求,因此要求應用端具備很強的材料設計選型能力。只有這些高端制造業具備自主創新能力,才能自主設計和布局先進銅基材料的研發和生產供應鏈,銅基新材料科技產業才能全面趕超和引領國際發展趨勢。
四、先進銅基材料的未來重大應用需求
(一)高強導電銅合金
高強導電銅合金材料是先進銅基材料領域的研究熱點,廣泛應用于電子通信、航空、航天、新能源汽車、高速軌道交通、電力等高技術領域。高強導電銅合金材料是制備集成電路引線框架、電子終端用微細導體、航空航天傳輸線纜及組件、高檔汽車用高性能電子線束、高速鐵路接觸線、高壓電力開關、高端變壓器組件、高精度高速電連接器、高效電動機轉子、自動化電焊電極的關鍵原材料,當前市場需求量約為5×105 t。我國在該材料領域的研究開發多以跟蹤仿制國外先進材料為主,已具備該材料體系主要牌號產品的生產能力,但材料的綜合使用性能與國外同類產品相比尚存一定差距。目前急需解決的關鍵在于多元復雜合金的低能耗短流程精密制備技術和產品的質量穩定性方面。以當前下游應用領域的發展情況預測,2025年此類材料的需求量可達6×105 t/a,到2035年預計增加到1×106 t/a。
(二)高性能電子銅箔
高性能電子銅箔分為電解銅箔和壓延銅箔,廣泛應用于電子通信、新能源汽車、工具家電等領域,是制備印制線路板(PCB)覆銅板、汽車動力電池集流體、充電樁、便攜式電源(家電、工具)的基本原材料,當前市場需求量約為2×105 t。我國已具備高性能銅箔產品的生產能力,但裝備能力薄弱,嚴重依賴進口。目前急需解決的關鍵問題在于高端壓延銅箔、高頻高速電解銅箔、9 μm及以下附載體銅箔、二層法撓性覆銅板用電解(壓延)銅箔、高密度互連板(HDI)板用高檔高性能電解銅箔的制備技術。以當前下游應用領域的發展情況預測,2025年此類材料的需求量可達2×105 t/a,到2035年預計增加到3×105 t/a。
(三)耐蝕銅合金
耐蝕銅合金是制備船舶和海洋工程用海水管路系統以及海洋石油鉆采集輸系統的關鍵材料,當前市場需求量約為2×104 t。我國具備該材料體系主要牌號產品的生產能力,但近年來仍需進口國外產品。目前急需解決的關鍵問題是高流速含泥沙海水沖刷條件下材料的服役穩定性問題。以當前下游應用領域的發展情況預測,2025年此類材料的需求量可達2×104 t/a,到2035年預計增加到5×104 t/a。
(四)耐磨銅合金
耐磨銅合金是制備汽車、機車、飛機、工業裝備、發動機等用齒輪、軸承、制動閘片、轉子、滑靴、連桿軸瓦、襯套等的關鍵材料,當前市場需求量近3×104 t。我國在該材料的研究開發方面整體薄弱,但在高鐵制動閘片方面具備與國外同類產品競爭的能力。目前急需解決的關鍵問題在于面向應用的材料成分設計與制備問題。以當前下游應用領域的發展情況預測,2025年此類材料的需求量可達3×104 t/a,到2035年將增加到5×104 t/a。
(五)銅基熱管理材料
銅基熱管理材料包括金剛石 ? 銅、鉬銅、鎢銅、石墨 ? 銅、高純銅、耐熱銅合金等,是制備5G通信基站、移動終端、第三代半導體芯片、大功率微波組件、大功率激光器、電真空器件、發光二極管(LED)、集成電路等用熱沉、基座、高效散熱翅片、主動散熱管等的關鍵材料。當前市場需求量約為0.8×104 t,該材料體系具備較高的產品附加值。我國在該材料的研究開發方面具備較強的優勢,相關產品具備較強市場競爭力。目前急需解決的關鍵問題在于解決高導熱材料的低成本制造技術。以當前下游應用領域的發展情況預測,2025年此類材料的需求量可達1×104 t/a,到2035年將增加到2×104 t/a。
(六)特殊用途銅材
特殊用途銅材主要服務于高技術和國防軍工等特種領域,應用場景包括艦船冷凝器、火箭發動機燃燒室內襯、特種電子元器件、子彈、炮彈被甲、藥筒、藥型罩、電磁炮軌道、裝備防雷擊和電磁屏蔽網線套等,當前市場需求量在1×105 t以上。近年來,隨著我國關鍵材料自給能力的提升,該領域新材料研制已開始由跟蹤仿制向自主創新轉變。目前急需解決的關鍵問題在于解決高技術門檻與多品種小批量產品的矛盾問題。以當前下游應用領域的發展情況預測,2025年此類材料的需求量可達1.5×105 t/a,到2035年預計增加到2×105 t/a。
(七)新能源用銅材
新能源的發展為先進銅基材料提供了廣闊的未來市場,預計到2030年新能源用銅將超過6×106 t。銅基新材料應用于電動汽車的電動機和電線;家用汽車充電器和公共充電站也進一步推高了銅的需求;光伏、太陽能發電、風能發電配套儲能以及與之相關的分布式智能電網構成了先進銅基材料巨大的需求市場。目前新能源用銅材研發熱點包括連接器用高強、高耐熱、抗應力松弛銅合金,絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)用耐高溫無氧銅,電機用銅扁線,鋰電銅箔等。目前存在的技術問題包括銅合金材料高強高導、抗高溫軟化和抗應力松弛性能協同調控技術,耐高溫無氧銅雜質控制技術,超微合金化技術,晶界工程控制技術,電機用銅扁線折彎性能調控及表面處理技術,鋰電銅箔極薄化處理技術等。
五、發展先進銅基材料的對策建議
近年來,國家陸續出臺了《有色金屬工業發展規劃(2016—2020年)》《重點新材料首批次應用示范指導目錄(2019年)》《產業結構調整指導目錄(2019年)》《關于擴大戰略性新興產業投資 培育壯大新增長點增長極的指導意見》《“十四五”原材料工業發展規劃》(2021年)等政策文件,推動先進銅基材料產業發展、產業結構調整、新材料開發及應用等。未來,我國先進銅基材料的發展思路為:面向國家戰略需求和經濟主戰場引領,強長板、補短板,同時布局前沿方向,使先進銅基材料產品向高性能化、功能集成化、系列化、高精度、高質量、高穩定性方向發展,使用性能向高強度、高導電、多功能方向發展,品種規格向微細化、薄型化、結構精密化、經濟節能環保化方向發展,工藝向短流程、高效率、精細化、低成本、智能化、節材節能環保方向發展;加強自主創新和研發能力,提升產業鏈合作水平,重視基礎研究,產品質量逐步達到國際先進水平,滿足國內國際雙循環要求,使先進銅基材料成為我國戰略性新興產業的重要支撐材料,帶動我國銅加工業成為國民經濟的重要支柱產業。具體對策建議如下。
(一)鍛造優勢產業技術優勢
針對第一代至第三代半導體芯片關鍵基材需求,發展超高導熱銅基復合材料,實現散熱材料體系化和散熱技術集成化,具備模塊化、系統化熱管理方案設計與制造能力;針對我國動力電池的強勁需求,發展4.5 μm鋰電銅箔及其生產工藝和應用技術,大幅提升我國高端銅箔的自給水平;針對集成電路引線框架和彈性器件需求,發展高性能Cu-Ni-Si系材料與工業化制備技術,為我國集成電路及計算機、通信和消費電子(3C)產品技術發展提供新材料支撐;針對我國航空航天裝備用高性能電連接器需求,發展高性能鈹銅帶材和無鈹高彈性銅合金材料,材料制造和應用技術達到國際先進水平;針對我國電力電氣行業應用需求,發展超寬厚比銅排的連續擠壓技術,實現寬厚比為80的銅排批量生產應用。
(二)實現先進銅基材料的自主可控
針對船舶與海洋工程海水管路系統急需,發展高耐蝕銅鎳合金管材研制應用技術,支撐我國海洋強國戰略;針對航空航天用高性能銅合金導體材料需求,發展高強高導銅合金精密絲線材及其連續制備技術,全面擺脫受制于人的不利局面;針對高端集成電路制造需求,發展高密度蝕刻框架和半蝕刻框架銅合金材料,實現蝕刻框架材料的全面國產化;針對新能源汽車和配套系統制造需求,發展高抗應力松弛銅合金材料及其評價應用技術,支撐我國“雙碳”發展戰略。
(三)布局前沿方向,為顛覆性技術發展提供理論技術基礎
針對大功率電力輸送需求,研究發展導電率為105% IACS以上的超高導銅基材料及其大卷重低成本連續制備技術,支撐我國節能降耗可持續發展戰略;針對電子和5G需求,研究發展大尺寸單晶銅箔低成本制備和應用技術,實現取向可控單晶銅箔的工程化制備和規模應用;針對人民群眾生命健康急需,研究銅基材料抑菌機理和應用技術,完成抑菌銅材料體系建設并實現典型應用。
(四)加強銅基材料的政策傾斜和科技投入
在國家戰略和科技投入層面重視銅基材料的戰略重要性,強化新材料研發投入和產業發展支持機制,完善自主創新體系,促進高性能銅合金材料產業可持續發展。通過自主研發先進銅合金的體系、制備和加工技術,完善配套產業鏈,建立自主創新型的研發生產平臺;進一步整合資源,加強先進銅合金產業文化建設,形成有效的“產學研用”互動機制。
(五)建立國家銅基材料產業和技術發展協調平臺
將市場優勢轉化為技術經濟競爭優勢。通過兼并重組、戰略投入等方式提升產業集中度,逐步形成銅資源國際話語權和銅基材料產業主導權,開創銅加工行業雙循環的新局面;建立國家銅基新材料研究發展平臺和航空、航天、電力電子、船舶交通等高技術領域銅合金應用研究平臺,從材料設計選型源頭布局我國銅基材料研發和產業化保供宏觀格局,促進新材料產業與高端制造業的融合發展。
來源:《中國工程科學》