工業革命發源地——歐洲一直是世界工業重地。而鋼鐵等金屬材料作為重要的工業原料,在工業化進程自然成為了歐洲各國研究的重點。 亞洲工業強國日本緊隨其后,由于本身資源的匱乏,日本大力發展核工業產業,同時也是核電技術輸出大國。在制造用于核壓力容器的大型鋼鐵鑄鍛件市場,日本制鋼所占有全球約80%的市場份額。 另外,歐洲、日本重工業企業的研發能力同樣不容小覷,德系車、日系車風靡全球的背后,是公司實驗室對金屬零部件近乎苛刻的堅持和質量認證標準。 大學研究室 早在18世紀,由英國率先發起的工業革命浪潮波及了整個歐洲大陸,自此,歐洲國家陸續進入工業社會。傳統金屬材料在工業生產中的重要性不言而喻,同時,正是這些國家在傳統金屬材料研發和生產上的技術積累,才使得如今在高端金屬和特種金屬材料上的研究依舊遙遙領先。 英國是較早開始新型金屬材料研究的國家,也是全球率先在大學開設相關專業的國家,大學在英國社會發展進程中扮演著重要的角色。涉及這一領域的頂尖大學包括:曼徹斯特大學冶金系、伯明翰大學冶金和材料分校、劍橋大學材料科學和冶金系、諾丁漢大學和巴斯大學等。 除了獨立科研,知名大學研究所聯合研發也是一種重要的方式,曼徹斯特材料科學研究中心(Manchester Materials Science Center)就是最典型的代表。它是由曼徹斯特大學冶金系和曼徹斯特科技大學材料與高分子科學系共同組建的,是全英材料科學研究規模最大中心之一。曼徹斯特材料科學研究中心的主要研究項目包括金屬與合金,在歐洲乃至全球材料科學的研究方面占有重要位置。 歐洲大陸最重要的工業國——德國的工業相對于英國也毫不遜色。例如,德國的汽車之所以全球暢銷,汽車用鋼的精良功不可沒。 在德國大學中,埃爾蘭根-紐倫堡大學和拜羅伊特大學金屬材料系是這一領域最杰出的代表。 埃爾蘭根-紐倫堡大學是一所建立于1742年的綜合性大學,該校材料學科是第一批進入德國優勢學科建設領域,設有金屬材料加工研究所、特種金屬材料研究所、金屬科學與技術研究所等。 此外,埃爾蘭根-紐倫堡大學還與巴伐利亞州政府、Fuerth市區政府以及工業企業聯合建立了Fuerth新材料技術轉移中心,在新型金屬材料的產業化方向起到了重要的作用。 另外,歐洲還有很多國家的大學在特種金屬和高端金屬研究上較為突出。這其中包括奧地里萊奧本大學物理冶金和材料測試系、瑞典皇家技術學院材料科學與工程系、俄羅斯莫斯科國立鋼鐵合金學院冶金系、芬蘭赫爾辛基理工大學物理冶金和材料科學實驗室等。 如果我們從歷史的視角來出發,那么相對于英德而言,地處亞洲的日本可謂是后起之秀卻大有趕超之勢。尤其是在核電用鋼方面,這個世界上唯一遭受過核武器傷害的國家如今走在了世界的最前列。 作為鋼鐵強國,日本鋼鐵工業領域的許多重大的前沿工藝技術使其在國際競爭中遙遙領先。科學的技術研發體系是創新的核心保障,在日本大學中,東京大學材料科學與冶金系、大阪大學工程系、京都大學鋼鐵研究所都起到了重要的研發作用。 日本東北大學的金屬材料學世界排名第一,附屬的金屬材料研究所始建于1916年4月,當時稱為東北帝國理科大學臨時理化研究所第二部,是日本的大學附屬研究所中歷史最長的一個。該研究所先后誕生兩位科學家獲得諾貝爾獎(1987年,金屬材料研究所客座教授海因里奇·羅雷爾開發掃描隧道顯微鏡;2007年金屬材料研究所客座教授皮特·克魯伯格發現巨磁電阻效應),目前,該研究所下設30個部門。 國家實驗室 歐洲作為工業重點,金屬材料的基礎研究一直走在產業發展的前面,多個歐洲國家都在本國最著名的研究機構設立專門的金屬材料研究中心。 德國的馬普協會前身是1911年成立的威廉皇家學會。馬普協會主要從事自然科學和人文科學的基礎研究,分別設:生物醫學部,化學、物理、技術學部和人文科學學部等機構,擁有80個研究所。其中德國馬普鋼鐵研究所是世界知名的鋼鐵、材料及腐蝕科學研究機構。 德國萊布尼茨固態與材料研究所主要研究領域關心在現代材料科學,旨在探索在物理、化學和材料科學與技術發展的新材料和產品。研究所曾成功改造了一種非晶體金屬材料,這種材料具備玻璃耐銹、耐腐蝕的特點,強度可與陶瓷媲美,其較輕的質量更令其在航空等領域具有優勢,另外這種合金材料具有特殊的“記憶”特性,即在外力下產生形變后,在特定溫度下又會恢復到原來形狀,可塑性更強。 另外,德國國內,與馬普協會齊名的弗勞恩霍夫協會在金屬材料研究上同樣成績斐然,而且弗勞恩霍夫協會更偏重于應用科技的研究。同樣以應用為主的材料研究和發展研究院還有德國材料研究測試聯邦研究所,而德國宇航中心空間材料物理研究所則在航天金屬材料上多有建樹。 法國最大的科研機構——法國國家科學研究中心也有處于法國科研體系的核心,科研優勢領域集中在物理、化學、數學和生物醫學,下設有機金屬化學研究部。 同時,法國國家科研中心注重產學結合,根據目前經濟發展和工業對科研工作的大量需求,最近十年來與上千個公司簽訂3800份合同并共同建立了混合實驗室。 另外,該研究中心也設置材料力學與結構實驗室,研究航天金屬材料。 瑞典金屬研究所成立于1921年,是瑞典歷史最悠久的工業研究所。該研究所在新材料工藝設計和機械結構性能研究方面擁有獨特優勢,與全球鋼鐵、金屬、電力等行業企業有著廣泛的合作。并且早在2005年就與寶鋼進行合作研究。荷蘭也有類似的金屬研究所。 英國作為老牌工業強國在金屬材料研究上自然不會落后,其國家物理實驗室早在1900年便創建起來,現坐落在英國倫敦特丁頓的Bushy Park,它是英國國家測量基準研究中心,也是英國最大的應用物理研究組織。 日本國立材料研究所,由1956年成立國立金屬材料技術研究所和1966年成立國立無機材料研究所合并而成,為日本最大的研究所之一,金屬材料研究一直為重點項目。韓國也有同樣由國家支持的材料科學研究所。 公司實驗室 歐日韓眾多重工業企業也是金屬材料研究的排頭兵,這也造就了歐日韓汽車、飛機甚至軍事工業上的大幅領先地位。 英國羅羅公司航空發動機公司是世界最著名的民用航空噴氣發動機的企業,歷史上,羅羅公司還是勞斯萊斯和本特利品牌的創始者,不過目前則專心生產飛機發動機。早期的波音飛機使用的發動機就是羅爾斯-羅伊斯的,現在的空中客車和部分的波音飛機都是用羅.羅公司的發動機。 空中客車公司是世界最著名的飛機制造公司之一,1970年12月于法國成立。空中客車公司的股份由歐洲宇航防務集團公司100%持有,空中客車在超大型客機的研發上是目前唯一能和美國波音公司競爭的企業,占據主要的市場份額。 德國萊茵金屬公司為德國一家戰斗車輛武器配件及防衛產品制造商,著名產品包括豹2、M1A1、M1A2等裝甲車輛及自行火炮的主炮。以生產L55滑膛坦克炮著稱,其火炮技術堪稱世界一流,現為德國國內最大的軍工企業集團,業務遍及全世界。 而德國的幾大汽車生產廠商,大眾、寶馬、奔馳、保時捷等公司都有自己的材料實驗室。 以大眾為例,大眾汽車全球共有4家中心實驗室,分別坐落于大眾汽車總部德國沃爾夫斯堡、中國、巴西和墨西哥。這些中心實驗室從原材料和零部件等汽車制造的最源頭開始對質量進行嚴格的把關。 大眾汽車集團中心實驗室的重要工作之一是對金屬零部件進行各項指標檢測和質量認證。汽車大到車身、發動機、變速箱,小到螺絲、管道接頭,由上萬個零部件構成,車上的金屬部件只有達到足夠的硬度、耐腐蝕性等一系列指標,才能在長期使用后,依然保持品質和功能。而這也就決定了汽車產品是否“皮實耐用”。 在鋼鐵原料方面,安賽樂米塔爾集團是全球最優秀的鋼鐵制造商,在60多個國家雇用32萬名員工,總部設在盧森堡。集團年產量為1.3億噸,約占世界鋼鐵總產量的10%。 而日本鋼鐵公司眾多,在產量和技術方面均在世界前列,在一些特種鋼材上甚至處于壟斷地位。新日本制鐵公司、JFE鋼鐵株式會所、住友金屬工業公司、東京制鋼公司、日本神戶制鋼公司為其中翹楚。 日本不僅是核電大國,還擁有很強的核工業產業以及裝備制造、設計和研發能力,是核電技術輸出大國。在制造用于核壓力容器的大型鋼鐵鑄鍛件市場,日本制鋼所約占全球80%的份額。日立、東芝、三菱是日本核電設備的三大巨頭,有著強大的核設備供應能力。 |
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