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周廉致力于超导和稀有金属材料的研发工作，以及钛及钛合金、材料加工和制备技术、生物工程材料等多个领域，特别是在低温铌钛超导材料Nb3Sn、高温YBCO超导材料、Bi系超导材料和二硼化镁新型超导材料性能研究方面创造了三次世界最高纪录 [1] 。1968年起周廉开始从事低温超导材料的基础研究、线材实用化、超导工程应用及高温超导料的研究。20世纪60年代末起从事铌-50W/t钛超导材料研究，系统深入地研究了铌钛合金的组织、性能和钉扎机理，创造性提出并采用了最佳时效一形变工艺技术，使铌钛线材的Jc(B)达到国际最好水平。20世纪80年代初从事青铜法铌三锡线材研究，使线材高场下的Jc达国际先进水平，制成的铌三锡磁体达到国际先进（15.2T，4.2K）。他对低温超导材料的研究，为中国国内的受控聚变反应装置、超导发电机、高能加速器磁体、脉冲超导磁体以及实验室用高场磁体等提供了数吨铌钛超导线材及铌三锡长带。1998年，他主持研制的铋系高温超导带材和输电电缆性能达国际先进水平 。

截至2015年，周廉发表论文400多篇，获得国家发明专利14项 。

从1987年起，周廉先后任西安交通大学、东北大学、陕西师范大学、北京航空航天大学、中国科学技术大学等多所中国国内高校的兼职教授。特别是采取与中国国内外研究单位和高校合作研究、联合培养的方式，加大人才培养力度。截至2015年，周廉一共培养博士研究生、硕士研究生近百名，指导博士后3名 [6] ，为中国超导和稀有金属材料领域的进步输送了大量优秀的科技人才 。