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中国科学院金属研究所成立于1953年，中国科学院金属研究所是新中国成立后中国科学院新创建的首批研究所之一，中国科学院金属研究所创建者是我国著名的物理冶金学家李薰先生。

建所初期，中国科学院金属研究所致力于我国钢铁冶金工业的恢复和振兴；随后，成功实现了向新材料领域的跨越发展，为国家若干重大工程提供了关键材料，成绩斐然。改革开放以来，金属研究所拓辟新宇，协同进取，集全所整体优势，攻国家急需技术，完成了大量高难度的科研任务。1999年5月，根据中国科学院实施“知识创新工程”的战略部署，在“东北高性能材料研究发展基地”建设中，中国科学院金属研究所与中国科学院金属腐蚀与防护研究所整合建立新的“中国科学院金属研究所”。

经老一辈科学家和几代人的不懈努力，中国科学院金属研究所现已建设成为材料科学与工程领域国内一流并具有重要国际影响的研究机构，是我国高性能材料研究与发展的重要基地。2008年12月13日，中共中央总书记、国家主席胡锦涛在视察了金属所后指出：“金属研究所是我们国家材料科学和工程研究的重要基地。几十年来，一代又一代的科研人员刻苦钻研，奋力攻关，取得了一大批原创性的科研成果，也培育了一支高素质的科研队伍，为我们国家的经济建设、国防建设做出了重要贡献。”

进入新时代，中国科学院金属研究所在高温合金、钛合金、特种合金、钢铁、铝合金、镁合金、金属基复合材料、陶瓷等先进结构材料领域和纳米材料、碳材料、磁性材料、生物材料、能源材料等新型功能材料领域，开展材料的成分设计、结构表征、制备加工、性能测试和使役行为研究。

中国科学院金属研究所加快综合性科技创新平台建设，在基础研究领域，2017年，国家科技部依托金属研究所建立沈阳材料科学国家研究中心，这是我国首批组建的6个国家研究中心之一。在高技术研究领域，2019年，金属研究所贯彻中国科学院党组的决策部署，在国防科工局大力支持下，联合所内外优势创新力量，成立师昌绪先进材料创新中心，致力于提升我国重点工程先进材料自主创新能力和自主可控制备能力。2020年，金属研究所成立材料腐蚀与防护中心，重新整合力量开展材料腐蚀基础研究及重大工程腐蚀防护技术研究。2024年，金属研究所整合全所优势科研资源重组沈阳材料科学国家研究中心，重组后的国研中心将面向材料国际科技前沿和国家重大战略需求，开展定向性基础研究和建制化技术攻关。此外，金属研究所还拥有2个国家级工程技术中心、2个中国科学院重点实验室、1个中国科学院工程实验室。这些平台共同构筑形成了开放融合、多元协同的材料学科全链条、全要素、贯通式科技创新体系。

中国科学院金属研究所抓基础、抓尖端、抓重大，创新活力澎湃迸发。基础研究方面，在纳米金属材料、碳纳米材料、材料微观结构表征、疲劳断裂行为等领域涌现出一系列国际上同领域有影响的创新性成果。“金属纳米结构材料”在国际上持续引领该学科方向发展，被习近平总书记在2018年两院院士大会上列为重大科研成果产出。卢柯、成会明等多名科学家连续入选全球年度“高被引科学家”名单，在世界材料领域占据一席之地。在应用研究方面，为载人航天、大飞机、航空发动机、高速铁路、三峡工程、核电工程、跨海大桥、海洋工程、高端轴承等一系列国之重器提供关键材料和技术支持。金属研究所始终坚持用创新成果服务国民经济发展，合作企业达600余家，领域涉及装备制造、钢铁有色、航空航天、能源电力、石油化工、医疗卫生、轨道交通等行业，并且有一批创新成果转化为生产力。

中国科学院金属研究所已累计取得科技成果奖400余项，其中获得国家级奖项100余项，包括国家科技进步特等奖、国家自然科学一等奖、国家技术发明一等奖和国家科技进步一等奖等奖项。2010年金属研究所名誉所长师昌绪院士获得了国家最高科学技术奖，这不仅是中国科学院金属研究所的光荣，更是中国材料界的光荣。