当前位置: 首页 » 资讯 » 观点与评论 » 正文

【微合金专访】李德仁:“小”材料“大”用途,非晶、纳米晶合金助力汽车产业

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-09-18  来源:中国汽车材料网  作者:汤汤   [ 进入汽车材料社区 ] [ 汽车材料馆 ]
核心提示:《微合金化技术》杂志开展了汽车行业资深专家专访专题活动,本专题活动与中国汽车材料网联合实施,探讨中国汽车行业发展、轻量化、新材料开发及应用等主题,力争促进我国汽车行业技术进步和促进中国制造2025。本期我们有幸请到了中国磁性材料及零部件领域知名专家——安泰科技股份有限公司非晶金属事业部总工程师/安泰南瑞非晶科技有限责任公司总经理李德仁,与行业同仁交流分享非晶、纳米晶合金在汽车领域的应用现状及前景。详见正文。

 
  《微合金化技术》杂志开展了汽车行业资深专家专访专题活动,本专题活动与中国汽车材料网联合实施,探讨中国汽车行业发展、轻量化、新材料开发及应用等主题,力争促进我国汽车行业技术进步和促进中国制造2025。本期我们有幸请到了中国磁性材料及零部件领域知名专家——安泰科技股份有限公司非晶金属事业部总工程师/安泰南瑞非晶科技有限责任公司总经理李德仁,与行业同仁交流分享非晶、纳米晶合金在汽车领域的应用现状及前景。
  
  
    安泰南瑞非晶科技有限责任公司总经理李德仁  
  新发展、新要求——磁性材料的机遇与挑战
  
  随着汽车行业向新能源、智能化方向发展,与传统机械式为主导的驱动方式相比,电驱动成为新能源汽车的主要驱动方式,因此新能源汽车发展的挑战在于“三电系统”,即电池、电驱动和电控。在三电系统中,涉及大量的磁性材料和器件,例如:电池管理系统中对电池的监控、测量和保护,磁性材料直接影响监控和测量精度;电驱动系统中的电机和逆变器,磁性材料的性能直接决定新能源汽车的性能和效率;电控系统中涉及滤波、储能、变压、测量等多种功能要求的磁性材料和器件,磁性材料的动态性能至关重要。
  
  由于锂电池的比能量密度远低于汽油,在同等续航能力条件下,锂电池的重量是汽油重量的20余倍。对于新能源汽车而言,提高电能的转换和使用效率至关重要,以电驱动和电控系统为例,新能源汽车电机、电控系统作为传统发动机及变速箱功能的替代,其性能直接决定了电动汽车的爬坡、加速、最高速度等主要性能指标,驱动电机应同时具备高速宽调速和低速大扭矩的特点;电控系统要有高控制精度、高动态响应速率,并同时提供高安全性和可靠性。
  
  新能源汽车的发展对磁性材料和器件提出了更高的要求和挑战,同时也为磁性材料和器件的发展提供了发展的机遇。新能源汽车的差异化在于电能利用效率的比拼,为提高电能的转换和利用效率,一方面要提高电机的性能,实现高能量密度、高频化和低损耗,对材料的要求是高饱和磁感和高频下低损耗。另一方面在电路设计中采用高频化技术来实现高效、小型化的设计目标,在电路中磁性器件的主要作用是实现滤波、储能、变压、测量和抗干扰等功能,对磁性材料的要求是宽频特性好,以满足电驱动高低频需求;损耗低,以延长续航里程;高居里温度,以提高温度稳定性;共模高阻抗特性,以满足高频化智能化的EMC苛刻需求。
  
  电动汽车理想材料——非晶、纳米晶
  
  非晶和纳米晶材料由于其特殊的结构和优异的综合软磁性能,主要用途是制造各类中高频变压器、高性能电感和滤波器、高精度电磁测量和传感器、以及高性能电磁屏蔽和吸波材料等。电动汽车的电驱动系统、电控系统以及充电系统用到大量的磁性器件,非晶和纳米晶合金是目前最为理想的软磁材料。安泰科技能够为新能源汽车提供电控单元的高频滤波电感、电抗器和PFC等产品,以及为充电系统提供EMC整体解决方案,正在致力于研发更加节能高效的非晶电机,特别适用于新能源汽车使用,具有小电流启动输出大扭矩、高速下扭矩不衰减和高速节能等突出优势。
  
  安泰科技是国内研究开发非晶、纳米晶合金及其制品并实施产业化最早、实力最强的单位,从国家“六五”计划开始,一直承担有关非晶、纳米晶合金及制品的国家科技攻关任务。目前,已经建成了年产6万吨非晶带材生产线,产能位居世界第二;已经建成了年产3000吨高精度纳米晶带材生产线,产量位居世界第一。经过四十余年的研发和产业发展,安泰科技是国内非晶和纳米晶材料的引领者和方案提供者,也是国家非晶微晶合金工程技术研究中心的依托单位,拥有专业全面、结构合理的研发团队,立足于自主研发,拥有非晶和纳米晶材料及其制造的核心技术和自主知识产权,分别在北京、河北、上海建有生产基地,是世界三大非晶、纳米晶软磁材料供应商之一,主要产品为非晶、纳米晶带材,铁芯制品及磁性器件,广泛应用于输配电、电力电气、工业电源、新能源、消费电子、航空航天、轨道交通和新能源汽车等领域,为全球市场提供先进的磁性材料和零部件产品及解决方案。
  
  铌元素——决定纳米晶软磁材料的关键元素
  
  在Fe-Si-B系非晶态合金基础上,通过添加少量的Cu和Nb,可以获得Fe-Cu-Nb-Si-B合金。采用快速凝固技术制备的Fe-Cu-Nb-Si-B非晶合金,经过适当的晶化热处理可以获得具有优异软磁性能的Fe-Cu-Nb-Si-B纳米晶合金,该成分体系纳米晶合金的发明是软磁材料的一个突破性进展,Fe-Cu-Nb-Si-B纳米晶合金是迄今综合软磁性能最优的金属软磁材料。制备态的Fe-Cu-Nb-Si-B非晶合金只有在纳米晶化以后才具有优异的综合软磁性能,而在纳米晶化过程中Nb元素是必备的元素。制备态的Fe-Cu-Nb-Si-B非晶合金在晶化过程中,Cu原子首先富集并成为形核点,进而析出-FeSi相,在晶粒长大过程中,由于Nb元素的存在,阻止了晶粒的长大和影响磁性能的FeB杂相的析出,最终形成由晶粒尺寸为10-20纳米的纳米晶相和剩余非晶相构成的双相合金。纳米晶合金的晶粒尺寸小于磁交换作用长度,导致平均磁晶各向异性很小,并且通过调整成分,可以使其磁致伸缩趋近于零,因此获得更加优异的综合软磁性能,其突出特点是兼备了高饱和磁感、高磁导率和低损耗。
  
  非晶、纳米晶磁性材料的发展方向
  
  非晶和纳米晶合金采用先进的快速凝固技术,由熔融钢水一步制成厚度为20-30微米的薄带,代表冶金工艺的最短流程。由于非晶和纳米晶合金具有独特的组织结构、高效的制备工艺、优异的材料性能,充分体现了制造和使用过程双节能的特点,因此,在电力行业、电力电子行业、电子信息行业,以及光伏、风电和电动汽车等战略新兴产业中具有广阔的应用。
  
  高端应用和新兴领域高效、节能和小型化的发展趋势对非晶和纳米晶材料及器件提出了更高的要求,为满足这些要求和未来的发展,非晶和纳米晶基础材料的发展趋势是分别制造超宽超厚非晶带材和超宽超薄纳米晶带材,非晶和纳米晶材料性能的发展趋势是进一步提高饱和磁感、降低材料损耗,实现材料的高性能、使用的高效率和生产过程的低排放。
  
  专家简介:
  
  李德仁,男,博士,教授级高级工程师,现任安泰科技股份有限公司非晶金属事业部总工程师/安泰南瑞非晶科技有限责任公司总经理。长期从事非晶和纳米晶磁性功能材料的制备、结构、物理特性的研发和产业技术攻关工作。在非晶和纳米晶软磁合金材料技术、工程化技术及装备、新产品开发等方面做了大量开拓性工作。承担和参与了20余项国家级科研项目,在国内外刊物上发表学术论文60余篇、申请国内外专利30余项。中国青年科技奖获得者、国家百千万人才工程入选人员、国家有突出贡献的中青年专家。兼任亚洲磁学联盟(AUMS)常务理事,中国材料研究学会磁性材料专业委员会秘书长。
  
  关于中信微合金化技术中心
  
  中信微合金化技术中心隶属于中国中信集团公司,在中信铌钢发展奖励基金的基础上成立,以推动我国铌微合金化技术开发应用为己任。中心通过组织产业链技术合作项目、开展用户技术支持、组织国内外学术交流、鼓励铌钢技术研究和创新,进一步推动我国微合金化技术的发展。铌的添加可显著细化晶粒,提高材料的强度、韧性等并保证良好的成形性,稳定材料性能。目前在商用车及乘用车上均有广泛应用。
 
连接技术 新能源
关键词: 非晶、纳米晶
 
注:本网转载是出于传递更多信息之目的,并不意味着赞同其观点或证实其内容的真实性。
 
如果您有汽车材料相关文章,欢迎给我们投稿,Email:service@qichecailiao.com。在线投稿
 
[ 资讯搜索 ]  [ 加入收藏 ]  [ 告诉好友 ]  [ 打印本文 ]  [ 违规举报 ]  [ 关闭窗口 ]

 
0条 [查看全部]  相关评论

 

服务支持

关注我们

微信平台二维码