广东省科学院新材料研究所
凝心聚力，助推科技创新高质量发展
广东省科学院新材料研究所（以下简称“研究所”）隶属广东省科学院，广东省属公益事业单位，前身为广州有色金属研究院新材料研究所。研究所主要围绕国家重大工程、重点战略工程和广东省战略产业发展需求，开展有色金属材料、复合材料、表面工程、激光制造、粉末冶金和分析检测等新材料和先进制造领域的应用基础研究、共性技术开发与工程化应用，形成了院士领军、国家级平台支撑、全产业链研究的发展优势和特色，是华南地区有色行业从事新材料研究开发的综合性研究机构。
一、工作总结
近两年（2021-2022），研究所坚持以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，深入学习贯彻中央指示精神，认真落实广东省和广东省科学院重要工作部署，贯彻落实研究所“十四五”发展规划，围绕“大平台、大团队、大项目、大成果、促转化”的工作思路，以加强关键核心技术攻关和提升纵横向资源竞争力为主要抓手，在各级主管部门和有色行业协会的大力指导和支持下，持续推进各项科技事业高质量发展，科技创新能力和产业支撑能力持续提升。
（一）资源整合、管理体系稳中有进，制度建设逐步完善
2021年，完成了研究所整合重组（原广东省科学院新材料研究所与广东省科学院材料与加工研究所重组）；修订出台管理制度近40份，为研究所健康发展提供了科学的指导和规范的运行管理；通过了保密、装备生产、GJB、ISO、CMA、知识产权等资质和质量体系认证审核，管理制度进一步完善，风险防范能力逐步提升。
（二）积极承接国家科研任务，科技成果产出持续增长
1、加强科研项目组织策划，持续提升科技竞争力。近两年新获批国家重点研发计划、两机重大专项、国家自然科学基金、国防173等科技计划项目96项，其中国家级32项、省部级29项、市区及其他级项目35项；新增纵向到款金额超1.4亿元。
2、注重高质量科技成果，加大知识产权管理力度。申请专利242件，其中PCT专利2件、发明专利228件；授权专利174件，其中美国专利1件、发明专利160件；发表期刊论文357篇，其中SCI收录254篇（中科院一区120篇、二区60篇），EI收录34篇，中文核心收录36篇，高质量论文占比80.67%；首次在《Science》顶尖期刊发表论文，6篇中文论文入选中国知网学科前1%高被引、高下载和高PCSI论文。发布制修订标准48项，其中国家标准7项，行业标准2项，团体标准9项，其中一项团标获“CSTM团体标准贡献奖”。获广东专利奖金奖1项、杰出发明人奖1项；省级科技进步一等奖1项、二等奖3项（牵头1项）、省科技合作奖1项；社会力量奖项及其他级科技奖励13项（牵头4项）；获评广东省名优高新技术产品7项。
3、加强科技服务能力，积极开展对外交流。积极开展技术服务及工程化应用，新签订横向合同500余项，技术服务收入超1亿元。与20多个国家30家国际组织（机构）建立了良好科技合作，新获批5项国家外国专家项目资助，引进德国、俄罗斯、白俄罗斯专家5名，围绕钢铁耐磨材料、粉末冶金及材料计算方向开展联合研究；承（协）办第三届中国新材料产业发展大会等会议和论坛3次；积极参加学术会议超50场次150余人次，交流互访300人次。
（三）持续加强人才育引工作，提升科研队伍能力
着力搭建人才队伍，深度挖掘高层次人才。培养1人获中国有色金属创新争先计划个人，1人获第五届全国有色金属优秀青年科技奖，2人获第二届广东省材料研究学会青年科技奖，3人进入全球前2%顶尖科学研究榜单，3人入选中国科协青年人才托举工程项目，4人入选广州市科协青年科技人才托举工程人才计划。引进科研人员16人，35岁以下青年科研人员占比超过50%，培养研究生133名，科研后备力量充足，年龄结构合理。
（四）加强科技创新平台建设，支撑能力突显
加强科技创新平台建设，扎实推进基础条件建设。完成广州科学城基地近7500m2内部建设，着力打造“国家航空发动机和燃气轮机等高端装备涂层技术研发和工程化验证基地”；现代材料表面工程技术国家工程实验室优化整合工作有序推进；获批建设广东省长兴实验室（全省仅3家），与中国航发集团下属公司等共建联合实验室2家；与东气集团、潮州三环等龙头企业联合申请国家能源研发中心2家；承建的两个广东省重点实验室在2022年度周期考核评估中获评一优一良好成绩。
（五）加强成果转化服务，扩大社会影响力
多元推广、深化服务，深入企业了解技术需求。以军民两用技术服务为主线，近两年面向华为、美的、大长江摩托等企业开展各类技术对接与服务300余次，注册成为广东省企业科技特派员20人，支撑行业企业的创新发展；实施成果许可及转让服务11项，技术作价入股孵化企业2家；参加第七届中国创新挑战赛（广东），获韶关赛区优秀奖；组织编写国家、省市及重点领域项目建议、产业报告、指南及调研报告36项，其中激光与增材制造、固体氧化物燃料电池相关报告获主管省领导批示及高度肯定。
（六）关键技术研发
纵深推进技术攻关实现多项首次。1）突破了高性能大尺寸金属支撑型自密封SOFC单电池制备瓶颈，国际首创基于增材制造和热喷涂工艺融合的技术新路线，电池性能达到国际先进水平；2）搭建了大面积内孔超厚高温/超高温热障涂层专用的工程化应用平台，国内首次实现大长径比、大面积异形内孔件热障涂层研制及应用；3）突破航空发动机强韧一体化陶瓷基抗冲蚀涂层技术壁垒，国内首次实现在钛合金整体叶盘装机考核；4）研发的高性能3D打印航空发动机钛合金离心叶轮国内首次通过动平衡和超转试验考核；5）突破了航空用封严环结构件国产化制备技术并实现应用；6）突破可磨耗、超高温热障、环境障涂层材料设计和特种喷涂陶瓷粉末制备技术，实现自主保障，研制高温合金粉末材料并通过装机考核；7）开发的激光3D打印高强韧镁合金处于国内外公开报道最高水平；8）开发出具有自主知识产权的成体系铁-铬系新型耐磨钢，整体技术达到国际先进水平，部分技术达到国际领先水平；9）开发了宽域尺度、重量，多路径系列铁基复合材料制备技术，突破了高锰钢基复合圆锥等多个耐磨复合构件制备；10）开发出具有自主知识产权的新型高强韧6xxx系铝合金材料，在强韧性、疲劳性方面均处于国际领先水平；11）发明了纳米颗粒分散及钛颗粒表面处理方法，揭示了铸造复合法制备复合材料粘度、润湿控制机制，解决了钛颗粒铸造复合分散问题；12）开发了钛颗粒增强铝/镁/铝复合板，抑制复合板退火过程中脆性相的形成，实现了复合板材强度和延伸率同步提升。
（七）典型科技成果实例
1、航空用高硬耐磨耐蚀涂层技术及应用。航空关键部件在高速度、高载荷、高振动、强腐蚀等苛刻工况下长时服役，基体材料和传统涂层无法满足应用要求，必须采用高硬耐磨耐蚀涂层。项目建立了航空用高硬耐磨耐蚀涂层基础数据和设计准则；发展了具有抗疲劳特性的高硬耐磨耐蚀涂层制备技术，发明了薄壁复杂型面部件控形控性硬质涂层制备技术；制定标准和规范8项，构建了航空关键部件耐磨耐蚀涂层技术体系，首次在国际上将超音速火焰喷涂涂层应用于重型舰载机起落架，建成5条航空涂层专用生产线，实现了飞机起落架和直升机传动系统关键部件耐磨耐蚀涂层15种产品批产。产品列装我国14个重点型号飞机，保障了国防型号研制，突破了航空先进防护涂层“卡脖子”技术，提升了我国国防实力。项目获2021年广东省科技进步奖一等奖。
2、一种抗磨用ZrO2-Al2O3复相陶瓷颗粒及其制备方法和应用。磨损是材料失效的三大原因之一，我国每年因摩擦磨损造成损失约占国内GDP的5%。本专利技术基于Al2O3-ZrO2复相陶瓷中ZrO2亚稳四方相含量越高，复相陶瓷强韧性和耐磨性越好的原理，创新性的提出复合材料中ZTA陶瓷物相“宏-微观”增韧机制，确立与不同钢铁基体、不同工况匹配ZrO2的最佳含量，相应符合材料耐磨性最优。首创厚度可调、陶瓷颗粒精准定位铁基复合耐磨材料集成技术，实现复合层厚度从传统15mm增加至80mm；三维构型复合层结构，解决陶瓷颗粒与钢铁熔体比重差异大，难以在构件工作面可控复合的问题。专利产品性能明显优于国内外同行产品，寿命提高1.5-4倍，在电力、冶金等基础行业及高端装备、特种装备领域具有广泛的应用前景，并打破国外多年的技术垄断。专利技术通过自主实施及专利许可形式，实现经济效益总额超2.5亿元，并节约耐磨钢100万吨/年，获2021年第八届广东专利奖金奖。
3、高效高精高强度机械加工涂层刀具开发与产业化。针对国产切削刀具精度低、涂层刀具寿命短，无法满足高硬度、高粘性、高脆性等难加工材料高效高精加工的问题，研制出系列超精密单晶金刚石刀具、高精密微齿多刃聚晶金刚石刀具和高效高精硬质合金轮廓刀；研制出系列AlTiN、AlCrN、AlCrSiN高铝耐高温磨损涂层，开发了系列耐磨减摩、超硬类金刚石涂层制备技术；设计了复合磁场新型离子源、电弧靶，优化了高离化率真空镀膜装置以制备高性能涂层；针对不同加工对象，构建了高效高精高强度涂层刀具和超硬刀具体系。建立了刀具涂层生产线4条，刀具生产线2条。开发的系列刀具使用性能和寿命达到甚至超过进口刀具水平，单晶金刚石超硬刀具成为国内超精密加工刀具的龙头产品。项目整体技术达到国际先进水平，其中高铝含量涂层技术达到国际领先水平。该成果已推广应用到3C、汽车、家电、航空航天等精密高速加工领域，应用的知名企业如三星集团、富士康集团、本田汽车、格力集团和中航集团等，取得了显著的经济和社会效益，获2022年广东省科技进步奖二等奖。
4、再生铝高效循环利用关键技术研究及产业化应用。面向汽车、通讯轻量化对高性能再生铝合金材料的重大需求，针对再生铝合金中杂质元素多、含量高、综合力学性能低等三大难题，项目突破了再生铝的高效/可控除铁、第二相复合变质技术，提出了高熔点除铁剂预熔的思路，解决了传统沉降除铁工艺流程长，能耗大的问题；提出了富铁相Mn/B复合变质和共晶硅深度变质理论，改善了第二相的尺寸和形状系数，显著提高合金性能。基于除铁和第二相复合变质技术，研制出三个系列的高性能再生铝合金。项目实现了市场上废旧铝料的高效利用，经济、社会效益显著。该成果获授权发明专利20件，发表论文18篇，参与制定国家和团体标准5件，获广东省高新名优产品8个，获2022年中国有色金属工业科学技术奖二等奖。
5、面向复杂严苛磨损工况的硬韧耐磨合金钢制备与应用。该项目针对有色金属、矿山、冶金、水泥、电力等国家关键工业行业中粉磨破碎装备构件对高品质硬韧耐磨钢铁的需求，通过系列研究与技术攻关，阐明了材料在复杂严苛磨损工况下的损伤机理；有效解决了耐磨钢中马氏体-奥氏体-碳化物的组织协调控制难、硬度-韧性-耐蚀性与复杂严苛服役工况不易匹配等技术难度大、复杂程度高的行业关键问题；开发了组织调控新技术、发明了低成本低铬耐磨蚀合金钢、高铬耐磨蚀合金钢、中铬耐磨合金钢。项目授权专利6件，发表相关论文16篇，制定实施国家标准1件，团体标准2件，企业标准2件。项目技术用于制备生产衬板、板锤、锤头、齿件等多种耐磨产品，指标重现性好、技术成熟、质量稳定，市场竞争力强，已在国内外多家矿山、水泥、电力、疏浚等行业企业规模化应用，取得了显著经济和社会效益，获2022年中国有色金属工业科学技术奖二等奖。
二、困难和挑战
（一）人才队伍建设力度需加强。研究团队建设仍需加强，专业科研人员技术偏少，部分研究方向学科带头人影响不足，人才结构仍不够合理，领军人才和青年拔尖人才偏少，高层人才吸引力和竞争力不足。
（二）优势特色学科不多，关键核心技术偏少。具有国际影响力的重大原创成果偏少，部分研究室存在研究方向小且分散的情况，学科特色不明显，部分研究方向在引领、推动行业发展的关键核心技术偏少。
（三）国家级平台优化整合面临新挑战。现代材料表面工程技术国家工程实验室、国家钛及稀有金属粉末冶金工程技术研究中心转建新序列工作需整合各方资源，希望有色行业协会大力支持。
（四）基础设施条件待改善。部分研究方向高端装备不足，大型设备使用和保障专业性不强，无法满足科研和成果转化需求；现有科研环境与国家平台不匹配，无法满足现代化专业实验室建设需求。
三、下一步工作
以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，深入贯彻习近平总书记对广东系列重要讲话和重要指示批示精神，立足“一个定位三个目标”和高水平科技自立自强，全面实施广东省科学院“一院两制三体系四融合”发展战略。坚持改革与创新并举，坚持人才与平台并重，坚持融合与发展并行，围绕国家、省、市的科技需求，扬长补短，探索科学、良性、具有自我特色的长效发展机制；加强人才团队建设，打造一流的团队和平台；加强关键核心技术攻关，形成卓越的创新和技术服务能力，提升纵横向资源竞争力；密切联系有色金属协会学会，推动研究所高质量发展。
贯彻落实研究所“十四五”发展规划，以“大平台、大团队、大项目、大成果、促转化”的工作思路，加强优势特色学科建设。下一步重点在以下方向取得进展：（1）TBC/EBC高温防护涂层技术（2）金属支撑型自密封SOFC电堆制备技术；（3）耐磨防腐防污多功能一体化涂层技术；（4）多源固态沉积技术；（5）MoS2基涂层技术开发及应用；（6）激光修复再制造技术；（7）生物医疗3D打印技术；（8）精细微通道增材制造技术及应用；（9）内生硬质相增强铁基复合材料；（10）海洋工程用超细纤维&层化仿生钢；（11）高硅铝合金铸棒半连续铸造技术的工程化应用；（12）高强高导铜合金超细丝材；（13）微/纳异质金属颗粒增强镁基复合材料；（14）高纯合金粉体丝材射频等离子制备技术等。