為此，2012年，歐洲科學基金會(ESF)發布了《冶金歐洲——2012—2022復興計劃》[1]科技報告。在此基礎上，2014年9月22日，ESF又啟動了一項為期7年的“冶金歐洲”項目。2015年1月，為進一步落實“冶金歐洲”計劃的后續行動，歐盟委員會發布了《歐洲冶金路線圖：生產商與終端用戶展望》[2]報告，對目前歐洲冶金工業領域中面臨的諸多問題，以及未來中長期發展目標和發展主題做了明確的分析和界定。歐洲冶金路線圖的發布可以進一步促進歐洲在金屬新材料及其制造技術等領域的研發。同時，加大研發創新和推動下游應用行業發展也是我國冶金行業發展面臨的關鍵問題。因此，本文將重點介紹歐洲冶金路線圖的發布背景和具體內容，并在此基礎上提出促進我國冶金行業在各個高新技術領域應用的措施建議。
一、歐洲冶金路線圖發布背景
1.歐洲冶金行業發展現狀和趨勢
地球上自然存在的元素共有90種，其中18種為非金屬元素，如惰性氣體和鹵素等，7種為半金屬元素，而剩余的65種均為金屬元素，其中有60種已經作為商用。金屬和合金對于諸多工業及工業制品業來說至關重要。在這些金屬元素中，約有20多種被認為是歐洲工業發展的關鍵金屬元素。
通常來說，冶金行業主要包括金屬礦物的勘探、開采、精選、冶煉、軋制成材等相關行業，以及涉及金屬的材料科技發展。整個冶金行業創新涉及基礎理論、金屬冶煉、原料添加、規模化生產、新應用，以及新產品開發、材料回收，等等。
從歷史上看，歐洲一直在冶金領域獨樹一幟。目前，歐盟冶金行業的生產總值占整個制造行業總產值的46%，占國內生產總值的11%，是歐洲工業發展的重要部門。然而，隨著美國和亞洲的技術發展，歐洲要想保持在金屬制品領域的領先地位，則需要提高其在產品生產方面的創新能力。
冶金行業的發展需要原燃料及其預處理技術等多方面的支持。處理技術的逐步升級，不僅提高了生產效率和熟練程度，降低了環境污染的風險，原料消耗也逐步下降。此外，納米技術、原燃料和廢棄物最小化技術以及節能技術的發展，也將長期成為冶金工業創新領域的研究重點。
因此，考慮到材料學和冶金學對經濟、能源、環境和社會發展等方面的影響，歐洲冶金工業的發展戰略將主要側重以下4個方面：一是推動產品創新，滿足產品和應用的新需求，以及經濟和社會發展的新需求;二是提升材料特性和性能;三是充分利用金屬冶煉、制造、加工和再利用等技術，改進礦山勘探、開采、金屬回收技術;四是改善基礎設施，促進技術創新。
2.歐洲冶金路線圖制定的意義
冶金行業的發展對解決整個歐洲面臨的社會挑戰具有重要意義。該報告為今后10～20年乃至更長時期內，歐洲在金屬新材料以及材料性能改善方面的研發活動制定了一份詳細的議程安排。該路線圖綜合考慮了全部金屬材料的應用領域：包括交通、建筑、消費品、電子、能源和工具等行業。這些行業代表了終端應用領域對冶金科技的不同需求。同時，路線圖還指出了各個領域為滿足未來應用新需求所應達到的必要條件。該路線圖的實施，將極大地增強未來歐洲關鍵冶金技術的研發需求和創新，并提升歐洲在先進冶金技術方面的實力。
二、歐洲冶金業發展現狀
1.交通行業(陸面、海洋和航空)
(1)陸面交通
目前，歐洲冶金行業在陸面交通領域的應用主要包括：
一是涂層。歐洲冶金涂料行業發展較為零碎，因此需更好地協調這一領域的研發活動。目前，冶金涂層領域的應用主要包括：鋅和鋅合金鍍層用于防腐;物理氣相沉積(PVD)技術、可替代熱浸鍍鋅(HDG)技術，應用于汽車行業以減少涂層重量，提高耐久性;熱障涂層陶瓷，用于降低發動機艙溫度;納米摩擦學，主要提高納米級潤滑性;化學氣相沉積(CVD)和等離子輔助化學氣相沉積(PACVD)技術，用于動力傳動應用中的磨損保護，并減少摩擦;熱噴涂層技術，用于減少燃燒發動機內的摩擦，并降低重量。
二是粉末冶金。粉末冶金是歐洲發展最突出的領域。根據2011年報告，歐洲粉末冶金產品每年成交額超過60億歐元。
三是合金。歐盟是全球第二大鋼鐵生產國，鋼鐵行業從業人員超過36萬人，鋼材年產量達到1.77多億噸，占全球總產量的11%。同時，歐盟還是世界領先的高附加值鋼材產品的設計國和生產國。但是，近年來，日本、韓國、中國、美國等國家的先進高強度鋼材(AHSS)發展較為迅速。
在合金研發領域，歐洲與日本、美國合作開展了關于耐高溫鋼材的研發。這項研究主要為解決高溫車間以及發動機的應用需求;此外，研究還包含了對材料長期斷裂全度的預測和中短期的蠕變疲勞作用測試。
歐洲還開展了鋼材在軌道應用方面的研究。隨著鐵路車輛有效載荷的增加，要求軌道鋼的強度要達到1000～1100MPa，硬度達到300～320HBW，爭取達到400HBW。但由于認證方面的問題，鐵路多使用碳錳鋼，很難引進新等級鋼材，這是目前亟需解決的難題。
高品質鋼材的應用越來越廣泛，特別是多相超高強度鋼發展迅猛。由于解決了焊接性問題，這些鋼材也正被引入市場。同時，焊接熱循環對微觀開發和動態加載的力學性能的影響研究也正在進行。此外，為改善耐蝕性能，推動大范圍應用，需進一步研究新的涂層技術。
歐洲針對輕金屬合金的研發工作持續進行，如汽車應用領域的鋁合金和鎂合金。研究領域包括高強度合金開發、涂層技術、焊接技術和輕質泡沫金屬等。目前，歐洲新型合金發展的最大障礙是缺乏經濟可行的生產工藝、金屬連接技術以及對切割邊緣敏感性所帶來的危險性的充分認識。
四是金屬復合材料。歐洲金屬復合材料研究主要集中于交通運輸應用中的高強度輕量化關鍵部件中。目前，研發工作主要針對發動機零部件，而只有嵌入金屬復合材料的閥座尚未應用到汽車行業，這主要是由于生產成本過高，加工操作較為困難。
(2)海洋交通
海洋交通領域主要涉及船舶，但是海洋部門還可以包括很多其他與冶金相關的領域，如：海上建筑、石油和天然氣管道、深海采礦、焊接、輕量化合金等。這些領域涉及的冶金技術基本類似。
海洋交通領域的創新通常不會帶來巨大的突破，主要是技術的逐步改進。在這一領域，新技術的應用首先要考慮可靠性和經濟收益，這也就意味著需要穩定發展現有的成熟技術。然而，需要注意的是，在國際海洋產業領域，即使是應用的微小進展通常也被視為較大的進步。正是由于海洋產業具有如此特性，其不能僅僅局限于單個國家，任何進展都有可能影響全球的航運業。而海洋交通領域所用材料的變化也正反映了這些趨勢的變化。正是由于海上建筑物使用了大量的新材料，因而，更要考慮其成本收益率。而從冶金學的角度來看，這就需要解決包括提高能源使用效率、加強環境保護，以及提高項目收益率等諸多挑戰。
(3)航天
歐洲航天領域發展較為規范，如“潔凈天空”聯合技術行動制定了一系列詳細具體的研究議程。該行動計劃擁有較高的技術水平，而后續計劃將于2016年開始實施。
目前，歐洲航空行業發展的優勢之一就是基本不存在空白的關鍵技術領域。但是金屬在航空領域的應用仍存在弱點，如耐腐蝕性、損傷容量、重量/強度比、熱性能以及制造成本等。
此外，目前歐洲正在對航空部件的近凈成型或凈成型制造開展研究，但這將是一個漫長的過程。
根據歐洲航空研究與創新咨詢委員會預計，到2050年，力爭實現每乘客公里二氧化碳排放下降75%、氮氧化物下降90%、噪音下降65%的目標。該目標將從長期改變這一領域的產品技術發展。
三、建筑行業
建筑行業用金屬通常都被用于基樁、結構材料、強化材料、包層、屋頂、窗框、石膏板釘、門、陽臺、柵欄、復合地板、屋頂緊固件、隔墻和天花板、管道、水槽、下水管道和設備、加熱設備、煙囪、箔絕緣材料、太陽能電池板、浴室、廚房等。目前，主要使用的金屬材料有鋼鐵、鋁、銅、鋅和不銹鋼。此外，市場上也涌現了一些使用鈦和其他貴金屬材料以及復合材料的新應用，但使用其中一些金屬主要是為了加固和表面拋光。
顯然，金屬的獨有特性使其成為建筑行業必不可少的基礎材料。而金屬的耐用性也確保了其較長的使用壽命。經過適當的表面處理，即可實現防水、防震、防腐蝕、防紫外線等功能。
在建筑行業中，標準化和合格認證對確保行業安全性和可靠性非常重要。因此，對于建筑行業來說，能否同時實現標準化管理和創新已經成為一個悖論。
四、消費品行業
目前，消費品行業面臨的主要挑戰是如何改善產品性能，包括滿足易于清潔、耐用、耐腐蝕、耐磨損、耐生物污染、避免褪色以及增加產品美觀性等需求。材料性能增強的研究將主要集中于開發量身定制的表面處理技術，包括耐腐蝕、耐磨損、耐生物污損、紅外反射性能、觸覺、外觀、耐溫性、清潔性和自愈性。材料制造和加工技術的改進將主要通過傳統生產技術來實現近凈成型、減少處理步驟、實現材料設計集成化、避免材料和能源的浪費。而其他處理工藝的改進則需要加強對多種不同材料的使用技術，以及開發測試協議，以預測和控制材料的磨損、腐蝕和耐用性。
涉及高強度材料的成形性問題，則需要考慮材料成本。建模和仿真過程可以借助數學模型更好地了解物理學變化對材料性能的影響。盡管目前由于計算能力的增強、云計算的出現和算法的改進，仿真技術獲得了極大的改進，但是由于缺乏準確的材料數據，可預測性仍然有限，因此在產業上的應用還有很大局限性。
五、電子行業
電子行業用金屬主要面臨的挑戰是如何實現裝置和部件的小型化，這就引發了對在惡劣環境下可正常工作的耐高溫材料的需求量大增。電子和電子應用的傳統材料都不適用于此類環境。而現有的金屬和合金也都不能滿足高性能要求(如高溫、腐蝕性環境等)。因此，需要創新技術，開發合適的新材料。
長期以來，電子行業一直是貴金屬的主要消費領域。盡管貴金屬在單個應用中的使用量較小，但是電子產品生產量的大幅擴張也驅使生產商開始考慮開發成本較低的同性能替代產品。而稀土在電子行業中的使用量也較為廣泛，因此歐洲還需要建立健全戰略材料的管理機制，增加替代金屬合金的研發投入，以應對稀土限制供應的問題。此外，去除有毒材料也是電子材料行業長期發展的主要任務。
電子材料發展面臨的挑戰就是生產微米和納米級電機系統零部件所用的材料。也就是說，當機械裝置的規格越來越小時，系統中的表面動力，如粘性和摩擦力，就會起主要作用，從而可能導致設備發生故障。而運用建模和仿真的方法進行模擬測試材料結構和性能也是這一領域所面臨的挑戰。
六、能源行業
歐洲能源行業擁有一批企業和技術，并制定了相應的發展戰略。實現能源的低成本安全供給仍是行業發展的主要驅動力。此外，能源結構、可持續發展、能源分布和儲備也同等重要。目前，除了增加可再生能源使用量之外，對先進化石燃料和核能源的需求也一直存在。而實現該目標最關鍵的因素之一就是開發所需的材料。
化石燃料電廠發展的主要驅動力是研究如何提高工作溫度，以提高熱能效率，特別是將發電廠與碳捕獲和封存技術結合起來，更是催生了新的能源需求。超臨界和超超臨界的蒸汽產生需要承受高壓力和650℃～700℃甚至更高的溫度。而為適應此工作環境的材料需要改善其強度。因此，未來發電廠需要面臨更高的溫度、更苛刻的環境和更長設計周期的挑戰。
對于像地熱發電廠、太陽能熱電廠或生物燃料發電廠等可再生能源領域，也需要面對這些新要求。像風車或太陽能發電機所需要的材料通常是功能材料，如磁鐵、接觸器和連接器等。這些部件通常包含稀土或是貴金屬，而這些材料由于供給有限、成本過高、易造成環境污染，是需要減量化或剔除的。此外，用于支撐太陽能塔或大型風車等的結構性元件，以及能源載體的運輸、管道或儲存器等也同樣重要。
最后，金屬冶煉廠本身就需要大量能源，并產生大量碳排放。未來，這些因素也都需要加以考慮并進一步研究應對辦法。
七、工具行業
對于冶金行業來說，設備和工具的發展也是一個關鍵組成部分。目前，歐洲的研發活動已開始有針對性地改進冶金設備和工具，包括縮短產品上市時間、改善質量、改進產品質量監測診斷方法等，以提高現有設備的生產速度和生產能力，從而大幅提高產量，同時避免額外的資本支出。而產品小型化的趨勢也要求制造工具小型化，但此類工具目前生產成本較高，產品使用壽命短，且生產時間較長。
在工具的工業制造過程中，關鍵點就是要保證生產流程順暢。從設計到維修包括不同的步驟、工具的設計、使用的材料、熱處理、工具生產以及表面處理、工件材料、生產條件和維護等流程。為了確保高生產率和加工經濟性，需要正確選擇工具，并按規定執行所有步驟。
工具的磨損和損壞一直是冶金行業要解決的問題。歐洲在這一領域的優勢在于其擁有雄厚的知識儲備和技術力量，冶金處理工藝在全球領先。歐洲是全球高端工具的頂級生產商之一，而且在表面工程(包括涂層和處理技術)方面也占有一席之地。歐洲工具行業發展的短板在于創新難。主要原因是缺乏能夠預測工具使用周期及磨損和損壞機制的相關知識。而其他的問題，諸如關鍵原材料的獲取、知識的系統轉移，以及即將到來的全球人才短缺也是行業發展需要面對的挑戰。
八、歐洲冶金業面臨的機遇和挑戰
1.發展機遇
(1)交通行業(陸面、海洋和航空)
一是有效回收再利用。2015年起，95%的汽車零部件將會實現回收再利用。經驗表明，汽車用鋼材可以較好地實現材料的環保生產、加工和再利用。
二是輕量化發展。為了提高能源使用效率，延長產品設計使用周期，目前車用材料、建筑材料以及造船材料等都向輕量化方向發展。到2020年，新車碳排放量要低于平均95g/km。這就要求在車用材料方面要加強對輕質高強度金屬和合金的使用，如高強度鋼、鋁以及夾層結構材料等。
三是提高產品質量，增強產品耐久性。需要加快改進涂層及材料表面處理工藝。金屬表面處理工藝會對海洋交通應用的最終表面保護層產生重要影響。因此，需研發耐腐蝕性更強的新型合金和推進器。
(2)建筑行業
一是符合歐洲相關法規。建筑行業用材料需滿足歐洲標準(hEN)以及歐洲評估文件(EAD)等的要求。對建筑產品監管的基本要求包括：具有良好的機械性和穩定性、抗火災的安全性、環境友好、衛生健康、使用安全性、防噪聲、節能保溫以及可持續性，尤其是自然材料的重復利用性。
二是材料經濟性。建筑材料需要能夠規模化生產。另外，在降低成本的前提下，改進建筑材料的耐用性，也有較大的發展空間。
(3)消費品行業
消費品行業發展面臨的主要機遇包括：定制化表面處理工藝的改進;包括記憶合金材料、自修復材料等在內的智能材料的使用;通過過程建模技術優化材料設計，完善產業鏈、提高材料性能、降低成本、增強材料的可靠性和質量。
(4)電子行業
一是設備小型化發展。設備小型化發展將促使歐洲進一步加強基于金屬的微型和納米級制造能力。而在便攜式電子設備領域，歐洲也可進一步對使用的關鍵金屬實施更有效的產品生命周期控制。
二是金屬和銅合金的表面改性處理。改進金屬和銅合金的表面改性處理工藝，可以降低貴金屬的使用量，并增強材料的耐腐蝕性。此外，還需要加強對新合金性能的高精度測量和建模技術。
(5)能源行業
一是更高的操作溫度。能源生產操作溫度的提高有助于改善熱力產生過程，提高能源利用效率。因此，在冶金和材料學領域的創新需要適應更高的操作溫度。
二是粉末冶金的應用。為適應惡劣的工作環境，需要加強粉末冶金技術。另外，該技術也可用于制造形狀復雜的零部件。
(6)模具行業
一是成型工具。通過表面處理工藝、涂層技術、潤滑技術等改善工具表面性能，提高其使用壽命(包括改善耐磨性、硬度、韌性、抗疲勞性、熱穩定性和化學穩定性等);通過研發新的工具材料或提升表面處理等級來提高工具壽命，特別是提高工具在高溫環境下的壽命;通過增材制造技術縮短工具從設計到生產的周期;通過對微結構和性能的控制來開發新材料及利用加工處理工藝來生產新的工具;而產品小型化也有助于利用微型和納米結構表面處理技術生產微型工具。
二是切割工具。開發切割工具所需的新材料;開發針對難加工材料的新涂層技術;進一步利用新型加工工藝制造高品質工具;利用微型制造技術生產切割工具。
2.面臨的挑戰
(1)如何繼續保持有色金屬行業的前沿領先地位。力爭為有色金屬下游終端應用提供功能強大的材料解決方案。
(2)如何繼續保持冶金技術領域的高附加值競爭力。這就需要著重加強對冶金行業教育培訓的力度，提高冶金業的就業吸引力，并做好長期持續教育的準備;更好地協調科研成果與產業實際需求之間的差距;鼓勵建立研究機構與產業間的動態創新合作機制。
(3)如何應對原材料供給短缺的問題。為解決歐盟原材料供給問題，需要重點關注原材料價值鏈，包括金屬冶煉以及金屬可持續生產。這就需要對從低等級的初級材料和二次材料中生產原材料的冶金工藝進行創新;尋求原材料替代品以及替代應用等;提高從廢棄物中回收再利用的技術。
(4)如何實現產學研用相結合。在歐洲，從冶金基礎研究到產業應用的整個知識鏈尚不健全，產學研用結合不緊密，只有一部分歐洲冶金領域的科研成果轉化為工業產品。因此，需要加大歐洲對整個冶金領域研發項目的支持力度;實現在歐洲工業領域內有效的知識轉移;縮短新材料從研發到產品商業化生產的時間;力圖開展新材料研發和通過改善現有材料加工工藝改進現有材料這兩種創新模式;研究開發多功能材料或多級材料等研發流程。
(5)如何提升歐洲冶金行業競爭力。為了提升冶金行業競爭力，需要降低研發成本、縮短研發周期。主要包括：加強對金屬生產和材料研發等相關的建模工作，提高其在材料研發中應用建模和仿真工具的能力，建立國家先進的檢測設施。
九、2020年歐洲冶金業研發關鍵領域
1.交通行業
(1)提高能源使用效率和材料性能
第一，改進鋼材等金屬合金的強度。優化高強度熱處理鋼材和高強度調質鋼，從而減少焊接時間和人員數量、縮短焊接流程、消除切削步驟、穩定制作部件質量、降低成本;研發高強度鋼材(HSS)，研發如高強度低合金(HSLA)、改進耐腐蝕性的超低碳貝氏體鋼材(ULCB)，等等，并以合理的價格供給;通過冷成型技術處理車身用第三代先進超高強度鋼，從而實現在保持材料同等性能的同時降低材料的厚度及用量;大規模生產含鋁低密度鋼，如車身用錳鋁碳鋼;利用熱壓成型技術改善鋼材強度，實現鋼材強度達到1500MPa、具有良好的成型性、延伸率大于10%。同時，關注先進高強度鋼的低成本生產;提高軌道應用所需的貝氏體鋼材的焊接性(包括高強度、高耐磨性、有效載荷等);研發用于軌道交通主體制造的冷成型鋼材;研究在降低成本的前提下生產高強度、高耐磨性和耐腐蝕性的合金鋼(類似于不銹鋼);研發包含合金元素的低成本不銹結構鋼，以增強機械性，提高能源使用效率和有效載荷力，增強耐海水腐蝕性;研發廣泛用于汽車生產的鍍鋅鋼板。
第二，以不含鐵合金作為大型結構的替代材料。
——鋁：擴展5xxx到6xxx等級合金的應用，提高合金質量;改進合金的制造和熱處理工藝，以縮短產品硬化時間;提高機械性能，如縮小產品尺寸不小于100nm;研發高強度可焊接合金，如7xxx系列;改進焊接接頭的機械性能;延長疲勞壽命，提高抗腐蝕性;利用特定擠壓技術擴展設計理念;研發5xxx系列鎂鋁合金，改進強度、成型性和耐腐蝕性;改進鋁表面隔絕防護技術;利用類似或不同材料改進焊接性;研究鋁在超過250℃(300℃)條件下的耐高溫性;鋁鋰合金的供給;鋁鎂鈧合金的焊接性。
——鈦：利用近凈成型制造技術或利用原材料的電解還原技術降低鈦的生產和精煉成本;研究替代品生產工藝，從而降低鈦合金的生產成本;研究新工藝下鈦的焊接和表面處理技術。
——銅：研究利用銅滿足所有電器需求;研究汽車用電導體的輕量化;研究更有效的電動車用新型導電合金。
第三，基于缺陷的冶金學。缺陷冶金已經存在于現有產品、材料和技術的前沿研究中。主要是在產品設計的基礎上，利用特定的缺陷，實現預定的機械屬性，從而預測其性能。
第四，金屬間化合物。金屬間化合物生產技術打破了單一元素合金的傳統束縛。目前，歐洲研究機構已經開始此類研究。鈦鋁合金已應用到高溫、高密度的推進系統中。由于對這種耐高溫的金屬間化合物需求量較大，而這些材料難于鑄造、焊接以及加工，因此，金屬間化合物的生產技術將成為未來研究的重點，并將對汽輪機高溫應用以及公共事業發電等行業產生重大影響。
第五，粉末處理和粉末冶金。需建立粉末冶金材料的供應鏈，主要生產難以生產的產品。例如，美國GE公司利用加入硼的鈦合金進行生產，而常規手段難以實現其固化。
第六，改善金屬合金生產和耐氣蝕金屬涂層，提高金屬涂層的防污性能。
第七，研發大型金屬泡沫夾芯材料。生產這種夾芯材料需要改進焊接技術，特別是鋁芯鋼材料。按照設想，最經濟的方式是以這種金屬夾芯材料制成金屬板，從而實現金屬車身面板厚度達到0.1～0.3mm的目標。因此，需進一步加強對新材料的研發和改進加工制造技術，主要涉及激光焊接技術、攪拌摩擦焊接技術、冷金屬過渡技術以及金屬材料連接技術等。
第八，多功能材料。研究形狀記憶合金材料、智能材料等。
第九，復合材料。包含金屬和非金屬的混合結構是最常見的設計方案，但需解決復合材料存在的脆性和損傷容限等諸多問題。研究鐵路行業的高架線路，研發成本更低、導電性能更好、更耐磨的金屬和合金高架線。
(2)提高產品使用壽命
提高耐腐蝕性和耐疲勞性的同時，要考慮材料的成本。從冶金的角度來說，改進冶金設計就意味著現有金屬和非金屬合金關鍵材料中高成本的合金元素會被低成本的取代。而這些元素替代將進一步促進疲勞特性的改進。而耐腐蝕性的改進可以直接應用到現有產品中，但需要滿足REACH法規的限制。
研究功能化技術和預處理技術，以增強外部保護涂層的附著力，延長操作壽命。研究用于金屬/非金屬涂層的物理氣相沉積技術，以便更好地解決環境污染提出的新要求。研究新材料(新合金)的振動阻尼，減振降噪是汽車和鐵路行業關注的兩大領域，由此引發了對新材料振動阻尼研發的需求。目前，振動阻尼金屬材料包括形狀記憶金屬、鐵合金和其他合金。因此，需要在降低生產成本的前提下，改善這些材料的性能。研究復合材料和混合型結構，例如由兩種或兩種以上不同材料組成的結構材料。同時，這也引發了對異種材料連接技術進行改進的問題。研究先進的鑄造技術，鑄造技術是水陸交通部門，尤其是發動機部件制造部門的關鍵環節。新型鑄造技術需進一步提高產品質量，降低生產成本。此外，可進一步研究新的鑄鐵結構，以實現對所需力學性能和導熱系數之間的有效銜接;研究復雜機械故障中，熱機械疲勞載荷條件和環境條件與微結構變量之間的關系;研究銅及銅合金的壓鑄發展;研究用于海洋應用的新型環保防污技術。
(3)增強產品安全性
一是生產。材料和使用方式的任何改進都必須符合現有工作場所的安全規定，并且不能給工人增加健康風險。
二是操作。任何新材料的使用都必須遵守嚴格的防火規定。這意味著新金屬基復合材料的開發和使用都必須具備阻燃能力，如配有夾芯板材或金屬箔片。
三是回收。未來研發的不需要化學涂層和處理的金屬結構可能更易回收。這一成果將會促進基于金屬涂層的表面處理技術的發展。
2.建筑行業
加大建筑行業現有技術的技術轉移，開展示范工程，加大相關培訓和教育力度。
3.消費品行業
消費品行業正努力改善產品性能，保持歐洲產品競爭力。而傳統冶金技術，如鑄造、制模、成型、連接、加工、熱處理和表面處理等，只有不斷提高資源使用效率和加工效率，提高產品質量，才有可能繼續保持領先地位。此外，還需進一步研究先進集成技術和材料建模技術，包括改善數據質量、通過過程模擬建模。同時，應用成本更低的新制造材料來進行表面處理，將成為未來的長期研究領域。
消費品特有的產品表面性能要求所使用的金屬和表面材料具有較好的耐用性、抗腐蝕性(可以預防或控制有毒物質的溶解和泄露)以及易清潔性。
減少了傳統近凈成型制造技術的加工步驟，對材料設計進行了集成，從而避免了材料和能源的浪費。
研發和部署抗菌銅，以減少醫療和食品制備環境中病原體的接觸傳播。
4.電子行業
開發耐高溫先進合金;提高先進電子產品中鉭的應用;開發柔性電子器件中的柔性材料;開發先進電子器件中的微型和納米級部件;研究薄膜太陽能電池中吸收層材料的工業化替代;研究有機電子的低溫兼容過程;開發具有成本優勢的新工藝，如先進電子產品使用的納米結構材料所需的極度塑性變形工藝(SPD);加強微型和納米級電子器件應用中所需的鈹合金和化合物的功能性。
5.能源行業
開發用于超臨界復合循環設備的先進奧氏體鋼，屈服強度+100MPa、670℃條件下500000h蠕變;研究可用于能源相關應用在極端環境下的表面優化及處理工具;研究用于超高溫燃氣輪機以及中間熱交換器的金屬刀片組件生產的材料和工具，包括DS/SC鋼材、ODS、增強纖維金屬、金屬間化合物以及熱障涂層等;減少馬達和驅動器磁體中稀土的使用量，尋求稀土的替代品;研發接觸器和大型金屬表面功能層所用的廉價高純度金屬表面處理技術，推動歐洲制造業向國際領先地位發展;改進能源和能源載體傳輸組件以及電能和熱能的儲能材料。
6.工具行業
改進工具表面屬性，如耐磨性、韌性、強度、疲勞性、熱穩定性、化學穩定性等，延長工具使用壽命;研發利用增材制造技術設計生產復雜工具，縮短產品交貨時間;改進模具修復工藝;通過改善對微觀結構和性能的控制，研發用于生產成型工具的材料和工藝;研發具有復雜幾何形狀、對尺寸精度要求較高的應用制造工具;研發用于切割工具的新材料;研究難加工但機械性能和強度優良的材料應用，開辟其在熱處理領域的發展機遇;了解工具的性能和微觀結構;監測性能，包括研究監測工具的性能和使用條件。
十、2050年歐洲冶金業研發關鍵領域
1.交通行業
加大復合材料在汽車制造領域的應用。力爭提高復合材料的強度、韌性、耐腐蝕性和耐磨損性。目前，日本已經研究將復合材料用于齒輪生產，歐洲Ultrawire計劃也正在研究超導銅的應用。
歐盟正在研發功能性梯度材料在制動系統、傳輸系統等方面的應用。功能梯度材料可以通過新的冶金技術、金屬基復合材料以及多層表面技術等進行生產，同時還應考慮對晶粒尺寸的控制要求、接口/界面特性等。
提高鋁合金的回收利用率。如果可以成功研發應用新合金，那么就需要考慮合適的回收利用方法。
作為未來設計的一部分，研究金屬的回收可能包括不同類型和等級的材料，多金屬合金的回收和分解，以及分離、提純和回收等解決方案。
3D打印、增材制造和粉末開發。這是一個前景廣闊的應用領域，涵蓋了從醫藥到航空航天各個領域。因此，該領域的研究主要應集中于研發適合金屬部件制造的粉末。此外，3D打印還可以替代鑄造，從而使發動機設計更有效。
研發高強高導合金，主要用于電動汽車發動機和汽車其他應用(包括高效汽車吹風機、門窗升降機、擋風玻璃刮水器、燃油泵、發電機等)的高效無稀土發動機。
研發鎂合金板材的熱成型處理技術。
研發物理表面金屬處理/涂層，提高金屬耐腐蝕性和防污性。
研發高溫運行狀態的金屬間化合物。現有單一金屬元素的合金體系已經基本最大限度地實現其性能。而未來將主要研發金屬間化合物的應用。
研發一種新的設計理念，如基于缺陷的設計。
研發混合金屬/非金屬材料解決方案，包括界面技術等。
研發變形材料、功能材料、智能材料、自適應金屬材料及復合材料。
泡沫金屬前景廣闊，但成本相對較高且技術不成熟。其長期的應用研發主要集中于表面運輸行業。
2.建筑行業
(1)機械性和穩定性
研發高韌性高強度材料，使其在材料失效前能夠給予足夠的警報;研發高硬度材料，以防止細長元件的彎曲，如泡沫材料需要更高的硬度;研發輕質材料，但應注意的是，超輕結構可能會產生其他問題，如振動性、熱慣量和相似性等。
(2)消防安全性
研究金屬材料的火災反應，主要研究夾雜碳化合物的消防安全用鋼的創新。對于鋼結構建筑來說，消防安全是一個關鍵問題。因此，研發具有更好性能的材料具有現實意義，而且還應注意主動式和被動式的消防保護。
(3)衛生、健康與環境
表面處理和抗菌處理可以有效解決病態建筑綜合癥。表面抗微生物銅合金就是一個很有效的例子。二氧化鈦涂層也可有效實現表面的自我清潔。通風管的空氣質量監測可以協助確定是否需要人工干預。另一個需要考慮的影響因素是電磁輻射，而金屬表面處理和生物病原體或微生物等材料技術可以解決這一問題。此外，需考慮回收過程中可能帶來的健康危害，尤其是放射性污染的潛在影響。
(4)使用安全性和無障礙性
墻壁網絡監測傳感器，可用來跟蹤用戶、預防入侵、為智能房屋提供無線充電的嵌入式系統;利用室內導航、建筑信息管理，以及交互式環境指導用戶運動;等等。
(5)防噪音
高阻尼材料可以降低機器和建筑結構的振動和噪音。因此，需研究鐵鉻合金和鐵鋁硅合金。這些具有高阻尼的鋼材機械性能較高、耐腐蝕性能好。同時，建筑物中低成本銅合金在極端條件下的使用可以降低振動強度以及地震能量。
(6)能源經濟和節能保溫
通過冶金技術有效解決建筑的高效節能問題，包括空調、通風、隔離和能量的產生、捕獲和儲存，以及功能的集成，如利用嵌入銅導線的高導碳納米管解決電能傳輸的效率問題等。研發加入金屬氧化錫涂層和薄膜的熱反射玻璃;進一步加強相變材料和動態幕墻的使用。通過冶金技術為海洋和海上應用領域提供新的腐蝕保護系統。
3.消費品行業
改善材料在觸覺、自我修復和成型加工等方面的表面性能;在材料設計時，掌握可通過過程建模來優化產品性能的材料設計方法，從而研發新材料和材料處理工藝，提高材料成型性能;通過過程建模制造凈成型金屬部件。
4.電子行業
研發燃料電池用無腐蝕合金或金屬基復合材料，需要克服現有材料高溫穩定性差和高成本等缺陷;降低熱電材料的熱導率;開發高性能散裝熱電材料;研發出比日本目前開發的銅碳納米復合材料電遷移耐力更好的材料;研究金屬材料在生物電子學的創新發展。
5.能源行業
研發可在超超臨界混合氣內操作的先進奧氏體鋼，屈服強度+100MPa、8000℃條件下500000h蠕變;制造用于能源領域中極端環境下的表面處理工具，將金屬材料的耐高溫性提高到8000℃;研發用于USC、UHT汽輪機以及中間熱交換器等組件的先進金屬葉片材料，包括DS/SC鋼材、ODS、纖維增強金屬、包括TBCs在內的金屬間化合物;改善能源及能源載體運輸和儲能設備的組件性能。
6.工具行業
掌握成型模具設計與制造的相關知識，用于控制工具加工過程的特定溫度、機械度和磨損條件;提高工具耐高溫性，以減少使用磨損;打造機械性和耐熱性良好的塑料部件模具，提高散熱性，減少部件制造過程中的機械運動;制造具有低摩擦性和光滑表面的成型工具，以及用于納米和微成型的復雜三維成型工具;研發高度耐用自潤滑的陶瓷工具，這種材料的工具價格低廉，可丟棄或通過額外的修復過程回收再利用;縮短高硬度可熱處理鋼材的開發時間;研發不含鎢或其他貴金屬的切割工具，同時要解決其關鍵原材料的供給問題。
十一、對中國冶金行業發展的啟示
總體來看，中國冶金行業一直保持高速發展狀態，黑色冶金和有色冶金行業共同發展，在全國形成了多個鋼鐵和有色金屬產業基地。同時，冶金企業的生產規模急劇擴張、企業兼并重組成為業界常態、行業集中度不斷提升。但是，中國冶金行業發展整體仍面臨著諸多問題：鋼鐵行業低端產能嚴重過剩、供需矛盾不斷擴大、產品同質化競爭激烈、鋼材價格較低、整體盈利水平較低、下游應用行業發展受阻;而有色金屬行業也同樣面臨著冶煉行業產能過剩、高端產品開發能力弱、生產經營成本過高、企業經營困難、抗風險能力較差等問題。
因此，歐洲冶金路線圖的公布，給我國冶金行業的發展帶來了一定啟示：要促進下游應用行業發展，帶動冶金產品消費;加強技術創新，強化行業綠色健康發展;進一步加強有效的產學研合作機制，提高科研成果轉化率;提高資源供給能力，加大對關鍵原材料的儲備;加強科學監管，建立公平合理的市場環境;加強職業培訓制度建設，提升對復合型人才的培訓力度;等等。