本報(bào)實(shí)習(xí)記者 趙萍
“與國外先進(jìn)水平相比，作為我國新基建重要基礎(chǔ)性材料的非晶合金材料，在本身性能、深加工、制造裝備等方面的研究還不夠深入，需盡快補(bǔ)齊短板，使非晶合金材料有更大的應(yīng)用空間，如在電力、電子等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更多應(yīng)用。”9月13日，在由中國電器工業(yè)協(xié)會(huì)非晶合金材料應(yīng)用分會(huì)主辦的第二屆非晶合金粉末技術(shù)與應(yīng)用國際研討會(huì)上，中國電器工業(yè)協(xié)會(huì)副理事長兼秘書長郭振巖特別強(qiáng)調(diào)。
與會(huì)專家一致認(rèn)為，非晶合金材料本身具有極優(yōu)良的性能，在軟磁材料、涂層、催化等領(lǐng)域均有著良好的發(fā)展應(yīng)用前景，但目前在部分應(yīng)用領(lǐng)域尚需破解材料可靠性低等難題，在降低成本等方面也存在一定發(fā)展空間，亟待解決“最后一公里”問題。
非晶合金材料
在軟磁等多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)良好應(yīng)用
隨著新基建、5G基站、大數(shù)據(jù)中心等建設(shè)的提速，以及新能源汽車、智能手機(jī)等的快速發(fā)展，非晶合金、非晶納米晶材料憑借獨(dú)特的性能競爭優(yōu)勢，將在軟磁材料領(lǐng)域迎來巨大的市場應(yīng)用前景。
會(huì)議報(bào)告顯示，全球軟磁材料市場將以7.18%的復(fù)合增長率增長，由于電子、電信、汽車等終端用戶行業(yè)的擴(kuò)張，預(yù)測到2022年全球軟磁市場規(guī)模將達(dá)到247.30億美元。
從具體應(yīng)用來看，在新能源汽車領(lǐng)域，非晶合金材料主要應(yīng)用于變壓器、電感、共模電感等所需的磁性材料和粉芯材料，有著磁芯不易氧化生銹、飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度較高、磁滯損耗小、粉末易于微細(xì)化等應(yīng)用優(yōu)勢，同時(shí)也存在因片狀粉末邊角堅(jiān)硬不利于絕緣包覆而導(dǎo)致的磁芯長期可靠性低問題和由于球狀粉末過于堅(jiān)硬、難以壓制成型導(dǎo)致的磁芯機(jī)械強(qiáng)度不足等問題。
在電力、電子等領(lǐng)域，隨著電力、電子器件向高頻化、大功率、小型化、節(jié)能化方向發(fā)展，非晶合金軟磁粉末由于具有低損耗、高頻穩(wěn)定性、高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度、高電阻率、高直流偏置能力等優(yōu)點(diǎn)，成為滿足相關(guān)行業(yè)發(fā)展需要的關(guān)鍵材料之一，發(fā)展?jié)摿薮?。其中，通過新工藝的開發(fā)，非晶合金和非晶納米晶材料目前從根本上解決了短路和壽命短的困擾，在新一代模壓電感領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
此外，在催化、涂層等領(lǐng)域，非晶合金材料也有著良好的應(yīng)用及發(fā)展前景。其中，非晶合金粉末涂層在吸波、隱身等方面具有獨(dú)特優(yōu)勢，目前已在航空器、水面艦艇等上試用，反饋效果不錯(cuò)。同時(shí)，會(huì)議報(bào)告指出，非晶合金粉末燒結(jié)成型可用于制作非晶合金防彈板，在有效破解防彈板重、厚等難題的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)更好的防彈效果，是一個(gè)重要的發(fā)展方向。
非晶合金材料
可靠性低等難題仍待破解
“我國目前通過現(xiàn)有技術(shù)制備出的非晶合金粉末質(zhì)量非常好，但在可靠性方面還有待加強(qiáng)。”中國電器工業(yè)協(xié)會(huì)非晶合金材料應(yīng)用分會(huì)秘書長張華在會(huì)上這樣表示。
目前，全球可生產(chǎn)超細(xì)軟磁粉末的企業(yè)有10家，其中7家在日本。不過，我國非晶合金制粉技術(shù)發(fā)展已趨于成熟，有企業(yè)代表在會(huì)上表示目前已可以成功制備7~9微米級(jí)的非晶合金粉末，在國際上屬于先進(jìn)水平，但我國大部分企業(yè)在確保非晶合金粉末質(zhì)量穩(wěn)定性方面尚存不足，特別是在實(shí)現(xiàn)非晶合金粉末批量化穩(wěn)定生產(chǎn)方面需突破瓶頸，解決好“最后一公里”的問題。有專家表示，解決了可靠性問題，非晶合金材料將在軟磁材料領(lǐng)域打下一片天地。
同時(shí)，在模壓電感應(yīng)用上，非晶合金由于具有高彈性模量，壓制難度較大。有企業(yè)代表表示，目前已通過材質(zhì)復(fù)配的方式解決了非晶合金粉末成型難的問題，并有效提高了磁導(dǎo)率、降低了損耗。但純非晶合金粉末的壓制難題仍有待突破。目前，在模壓電感應(yīng)用上，非晶合金粉末仍需在提高磁感飽和強(qiáng)度，開發(fā)適合非晶合金的電感成型工藝、粘結(jié)劑配方、表面防腐蝕和耐高溫處理技術(shù)等方面下功夫。
此外，會(huì)議報(bào)告指出，非晶合金在高磁密低損耗軟磁合金成分研發(fā)上存在實(shí)際難題：一是高飽和磁密合金開發(fā)和非晶合金的穩(wěn)定制備難題，受冷卻速度制約，高濃度非晶合金制備困難、非晶形成能力低下；二是非晶納米晶結(jié)構(gòu)均勻化難題，在熱處理過程中，晶化放熱引起的自加熱導(dǎo)致納米晶結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，并出現(xiàn)晶粒平均尺寸大、結(jié)構(gòu)不均勻、異質(zhì)晶相等問題。
與會(huì)專家一致表示，要解決當(dāng)前非晶合金在實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)的相關(guān)問題，除了加大技術(shù)研發(fā)力度，把好的材料用好之外，還需要非晶合金材料上下游行業(yè)加強(qiáng)溝通與協(xié)作，協(xié)同發(fā)展。只有這樣，才能在國際競爭中實(shí)現(xiàn)彎道超車。
《中國冶金報(bào)》（2020年09月16日 03版三版）
