日本内阁政府推进的国家项目“战略性创新创造方案”(SIP)中主题之一“创新性结构材料”,在各级政府部门联合推进下进展顺利,成果将用于飞机、发电等相关产业。预计SIP中创新性结构材料的预算2016财年将达到36.9亿日元,2015财年为38.84亿日元。
SIP“创新性结构材料”是日本内阁政府牵头进行的国家级项目。以“开发强韧的、轻型的、耐热的创新性结构材料,并实际应用于飞机等运输设备、能源产业等,达到提高能源转换利用效率”为目的,向前推进。经济产业省的创新性新结构材料研究开发(ISMA)项目中,以汽车等为突破口,以轻型化高强度的高比强度材料为中心进行开发。文部科学省则深挖元素战略项目的结构材料研究的基础,进行与品种开发相关的研究。
再加上SIP进行的以飞机、发电为主要突破口的耐热材料研究,包括相关政策在内,覆盖了创新性结构材料应该包括的重点领域。可以说,SIP是国家进行的创新性结构材料相关研究开发的先导。
前不久,日本新结构材料技术研究团队(ISMA)召开了成果报告会,对目前成果进行了总结。各领域(树脂、FRP、耐热合金、金属间化合物、陶瓷涂层、材料融合)已分别进行了技术评价,既有进行基础研究的领域,也有已经开始着手进行接近实用研究的领域。尽管无法进行单纯比较,但可以说基本均按照计划取得了进展。
其中,“耐热合金”开发是指应用的温度区域为650-700℃的镍基合金、600℃的钛合金等的制造工艺创新。开发的1500吨级大型锻造模拟机应用于物质·材料研究机构,可将镍、钛合金等难锻造材料制备成直径200-300mm的试验片。项目启动开始第二年引进该设备无疑是成功的,锻造的材质控制条件、软件等也十分周全。从试验片获取锻造材料的数据,通过飞机发动机涡轮盘等大型部件的锻造确立了新工艺,目标是将该工艺应用于日本飞机锻造公司的5万吨液压式锻压机上。但实现这一目标并非易事,估计要等到项目的最后一年(2018财年)才能实现。
“金属间化合物”开发是指研发用于飞机高压压缩机、低压涡轮的钛、铝基合金。东京工业大学研究人员对该项目贡献很大,不仅做出了状态图,还通过控制织构设计出可实现低成本量产的钛、铝基合金。在此基础上,神户制钢通过铸造的方法,制造出了金属锭,并交由IHI公司将其加工成机翼部件。
“材料融合”是通过引入计算机科学、情报工程学,构筑可将结构材料的开发时间大幅缩短的系统,是各领域中最难的课题。对利用迄今为止积累的材料开发的知识和数据,预测新材料的组织、性能的系统以及对庞大的数据进行处理分析功能的特性空间分析系统的开发进行顺利。将这些融合的系统总体的构筑作业也按照计划推进。
“创新性结构材料”的研究开发中,2014财年相关专利申请为4项,2015财年21项,预计2016财年将达到46项。
创新性材料这类国家级项目,如果仅靠国家、企业单独进行,不通过垂直的和水平的协作,速度就会迟缓。但由于存在知识产权的问题,因此必须一面构建知识产权保护体系,一面进行协作。如陶瓷涂层领域,与美国加利福尼亚大学圣塔芭芭拉分校合作开展项目。2016年3月召开了国际研讨会,就创新性结构材料的研究水平在国际上处于何种地位征求了意见。因此,创新性结构材料项目不仅限于共同研究共同开发,开设这种论坛也是国际协作的一种形式。
据称,SIP创新性结构材料项目将在2016财年末接受中期评价。在日本内阁的综合科学技术·创新会议上,对创新性结构材料项目2014财年、2015财年的研究成果给予了最高等级A级的评价。日本汽车产业占世界市场份额的25%,而飞机产业仅为5%。日本期待能通过结构材料的开发,促进其飞机产业的发展。
信息来源:世界金属导报

