本報記者 趙萍
“具有節能減排優勢的非晶合金材料將朝著高端化方向不斷發展。隨著應用領域的逐步拓寬，非晶、納米晶等新型合金材料的市場需求將不斷增加。”
“非晶合金材料具有高飽和磁感、高磁導率、低矯頑力和較低的高頻損耗等優點，還具有良好的硬度、耐磨性、溫度及環境穩定性等，在實際應用中顯示出體積小、效率高、節能等特點，市場潛力巨大。”
“國內非晶/納米晶磁粉大部分依賴進口，日本、韓國的產品占據國內高端市場。”
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5月12日，在廣東深圳召開的第三屆非晶合金粉末應用與發展高峰論壇上，與會專家一致表達了對非晶合金材料市場潛力和發展前景的看好。中國電器工業協會非晶合金材料應用分會秘書長張華透露，保守估計，2023年非晶合金粉末需求量在6000噸左右，預計同比增長50%，甚至更多。
在此次論壇上，12位專家分享了非晶合金粉末制備技術最新研究進展，展望了非晶軟磁合金粉末發展機遇等，為非晶合金產業發展出謀劃策、共創未來。
非晶合金粉末制備技術日趨完善
此前，非晶形成能力有待提高一直是業內“痛點”，但在此次論壇上，多位專家分享了非晶合金粉末制備技術的最新研究進展，國內對非晶形成能力的控制水平正逐漸提高。
在氣霧化制粉方面，中科院金屬研究所研究員王建強做了分享。“國外非晶合金粉末做得好的關鍵是在霧化器設計方面有優勢。”王建強指出，氣霧化流場具有極高的速度梯度和溫度梯度，難以觀測和記錄瞬態，具有復雜和不穩定性的特點，其演變行為與粉末特性難以關聯，因此對氣霧化的內部調控非常重要。隨后，他在介紹3D打印高質量非晶合金粉末制備最新研究進展時表示，通過實驗發現在6兆帕、7兆帕條件下能夠形成完全非晶態，并分享了氣液相對速度和粉體質量的關系。
在水霧化制粉方面，安徽大學教授（二級）劉先松介紹，該制備技術在二代水霧化的基礎上以保護氣體在粉體顆粒表面形成氣膜，削弱了高壓水流的分散能力，減慢冷卻速度，提高了球形度。通過在粉體初步凝固后提高介質的冷卻速度，提高了粉體顆粒的非晶形成能力，最終得到高球形度、大臨界尺寸非晶合金粉末。他介紹，三代水霧化制備的Fe74Si11B11Cr2C2非晶球形粉具有更高的磁導率和更低的損耗，耐壓特性得到明顯提升。同時，采用該工藝生產的鐵硅FeSi5.5，在有效磁導率增加的同時，直流疊加特性也得到了改善。
在水氣組合霧化技術制粉方面，實現了核心霧化器系統自主設計和國產化制造。“隨著市場對金屬粉末性能要求的不斷提高，霧化制粉技術也在持續改進。”安泰（霸州）特種粉業有限公司總經理助理孟令兵介紹，其公司研發的水氣組合霧化技術兼具氣霧化和水霧化制粉的優點，利用氣體初始破碎金屬液流，再通過高壓水射流二次破碎金屬液流，同時由于氣體的存在，減慢了金屬液滴的冷卻速度，使之凝固時有更多的時間球化，可制備超細、低氧、近球形合金粉末。
此外，中國臺灣新北市耀德技術咨詢有限公司首席講師邱耀弘在分享以MIM（金屬注射成形）工藝制作一體式非晶電感的探索性研究時表示，粉末不是越圓越好，近球形最好。
非晶軟磁合金粉末發展前景可期
磁性材料是信息存儲、電能輸運傳遞、電磁能與機械能轉化的物質基礎。在新一輪信息技術、航空航天、無人駕駛、新能源、智能制造、高端醫療和國防安全等領域有著廣泛而重要的應用。而非晶合金材料在磁性方面的競爭優勢廣受業內關注。在此次論壇上，與會專家分析了其目前發展現狀，并表達了對其發展的看好。
中科院院士、中科院物理研究所研究員、松山湖材料實驗室主任汪衛華認為，非晶材料在信息時代可以發揮的作用取決于能否開發出好的非晶軟磁材料。
在發展現狀方面，汪衛華介紹了松山湖材料實驗室研發的非晶-納米晶雙相復合結構（極細、規整的橢圓形納米晶顆粒均勻分布在非晶基底上）。該材料具有優異的綜合高頻軟磁性能，包括磁導率相對更高、損耗相對更低、剩余飽和磁感應強度相對更高等。四川大學博士生導師劉穎介紹了納米晶釹鐵硼永磁材料與器件、非晶納米晶磁材制造用模具材料的最新研發進展等。深圳市麥捷微電子科技股份有限公司總監胡庚介紹了模壓電感對磁粉的要求，并指出非晶合金粉末在制造模壓電感方面存在需要改善之處。一是非晶及納米晶粉易出現尖銳角及長尾狀的“魯珀特之淚”，易刺破漆包線絕緣層。二是非晶合金粉末絕緣的可靠性較差。三是非晶合金粉末在熱力學上具有不穩定性。浙江省磁性材料應用技術制造業創新中心項目負責人池強分享了先進金屬軟磁材料功能材料開發及應用技術，并介紹了非晶軟磁合金粉末相關標準研制的最新進展。
在未來發展方面，中科院院士、南京大學教授都有為認為，隨著高頻逆變技術的成熟，開關電源頻率向大于20千赫茲方向發展，變壓器尺寸變小，為非晶、納米晶軟磁材料開拓應用領域。值得注意的是，在此次研討會上，都有為、胡庚都關注到了磁性高熵材料，北京科技大學教授張勇的學生溫雨欣做了《高熵合金及其粉末應用進展》的主題報告。
此外，中國電器科學研究院股份有限公司副主任、教授級高級工程師王俊在介紹海上風電防腐涂層行業應用現狀時指出，針對深遠海環境應力，可探索非晶涂層新型熱噴涂基礎材料在風電領域的應用。
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第三屆非晶合金粉末應用與發展高峰論壇舉辦——
2022年我國非晶合金粉末消耗量同比增長約25%
本報訊（記者趙萍）5月12日，第三屆非晶合金粉末應用與發展高峰論壇在廣東深圳舉辦。論壇介紹，2022年我國消耗非晶合金粉末約4000噸、同比增長約25%。
中科院院士、中科院物理研究所研究員、松山湖材料實驗室主任汪衛華，中國電器工業協會非晶合金材料應用分會（簡稱中電協非晶分會）理事長王貴東為論壇致辭。中科院院士、南京大學教授都有為，汪衛華，中科院金屬研究所研究員王建強，中電協非晶分會秘書長張華等12位專家圍繞非晶合金粉末相關研究最新進展、下游應用情況、未來發展方向等內容做主題報告。張華和浙江省磁性材料應用技術制造業創新中心項目負責人池強分別主持上、下午論壇。
在致辭中，汪衛華表示，非晶合金發展到今天，正處于應用發展的機遇期。當前，電動汽車、光伏等行業獲得快速發展，非晶軟磁材料在其中發揮作用正當其時。“這需要一大批研究所科研人員和企業家等聯手解決相關材料‘卡脖子’難題。”他同時指出。
王貴東也表示，當前產業轉型步伐加快，對新材料、新技術、新產業需求前所未有，非晶合金材料發展面臨難得機遇，非晶合金粉末更是前景可期。非晶合金粉末材料在軟磁涂層、3D打印、催化劑等領域發揮的作用得到相關行業高度關注，目前已成為新能源汽車、儲能電站、光伏發電、航空航天及石油化工等領域不可多得的新材料。“當然，非晶合金粉末產業的發展離不開企業科技創新和市場推廣，也離不開上下游產業鏈攜手協作與共同推進，更離不開科研單位的科技攻關。”他說道。
據悉，非晶合金粉末相關研討會從2019年（首屆）開始，目前已舉辦兩屆。此次論壇以“優勢—融合—發展”為主題，旨在更好地推動我國非晶合金材料產業化高質量發展，把非晶合金粉末材料競爭優勢轉化成產業發展優勢。論壇由中電協非晶分會、非晶中國大數據研究中心主辦，中國物理學會非晶態物理專業委員會、松山湖材料實驗室協辦，江蘇碧姆帝新材料科技有限公司承辦，來自電力電子、風電新能源、儲能、航空航天、石油化工、軍工等領域的專家學者、企業代表等近150人參加。
《中國冶金報》（2023年05月17日 06版六版）
