非晶體軟磁材料應(yīng)用及發(fā)展

非晶體軟磁材料應(yīng)用及發(fā)展Applicationanddevelopmentofamorphoussoftmagneticmaterials2023年3月10日前

言

非晶軟磁材料因其具有高磁導(dǎo)率、高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度、低損耗、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)異的性能,被譽(yù)為二十一世紀(jì)新型綠色節(jié)能材料,加之其工藝簡(jiǎn)單,成本低廉,如今已廣泛應(yīng)用在通訊、工業(yè)、新能源、電力電子等多個(gè)行業(yè)。

概述第一章發(fā)展歷史第二章第三章第四章目錄Contents物理特點(diǎn)種類劃分第五章應(yīng)用范圍第六章發(fā)展前景第七章重點(diǎn)企業(yè)第一章概述1概述一種在結(jié)構(gòu)上原子長(zhǎng)程無序,在磁性上具有鐵磁性,散鐵磁性,亞鐵磁性或散亞鐵磁性的固體材料。從70年代開始迅速發(fā)展起來的一種新型磁性材料。杜韋斯(Duwes)1960年用液體淬火法率先合成。在電力工業(yè)中,從電能產(chǎn)生(發(fā)電機(jī))、傳輸(變壓器)到利用(電動(dòng)機(jī))的過程中,軟磁材料起能量轉(zhuǎn)換作用。在電子工業(yè)中,從5G通訊(無線充電)、自控到影視(磁頭),再到電子計(jì)算,起著信息變換、傳遞與存儲(chǔ)等重要作用。1概述移動(dòng)端市場(chǎng)單擊此處可編輯內(nèi)容，根據(jù)您的需要自由拉伸文本框大小非晶合金軟磁制備工藝之后，再經(jīng)過高度控制的退火環(huán)節(jié)，形成的具有納米級(jí)微晶體和非晶混合組織結(jié)構(gòu)的材料。納米晶軟磁相較前述三者具備更加優(yōu)異的綜合性能：相較于非晶合金，可具有更高的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度和初始磁導(dǎo)率，同時(shí)也更加適應(yīng)小型化、集成化的發(fā)展趨勢(shì)，相較于鐵基非晶，損耗通常還可繼續(xù)降低，為高頻電力電子應(yīng)用的理想材料。非晶軟磁制備工藝1概述非晶軟磁產(chǎn)業(yè)鏈第二章發(fā)展情況3發(fā)展情況19世紀(jì)末硅鋼片（Fe-Si合金）研制成功，成為歷史上第一種應(yīng)用于交變強(qiáng)磁場(chǎng)的軟磁材料。第二階段：鐵氧體軟磁鐵氧體軟磁于作為第二代軟磁材料于1935年問世，適用于高頻低功率應(yīng)用場(chǎng)景。第三階段：非晶及納米晶軟磁第三代軟磁材料主要為非晶與納米晶軟磁材料，于20紀(jì)世紀(jì)60年代在美國和日本首次工業(yè)化。第四階段：金屬磁粉芯金屬磁粉芯又稱軟磁復(fù)合材料（SMC），于20世紀(jì)80年代產(chǎn)業(yè)化。第一階段：傳統(tǒng)金屬軟磁材料發(fā)展歷史2發(fā)展情況

非晶軟磁材料最早發(fā)展于美國,

1982年,美國安裝了首臺(tái)非晶配電變壓器；1989年，美國聯(lián)合信號(hào)公司開始批量生產(chǎn)非晶合金帶材,產(chǎn)能達(dá)2.5萬噸；2003年，日立金屬從霍尼韋爾收購其非晶業(yè)務(wù)并持續(xù)開發(fā)鐵基非晶合金；2007-2010年，日立金屬將產(chǎn)能從2.54萬噸/年擴(kuò)展到10萬噸/年。目前日立金屬在全球處于領(lǐng)先地位。

國內(nèi)非晶軟磁材料發(fā)展較晚,1995年建立了國家非晶微晶合金工程技術(shù)研究中心,2010年我國建成首個(gè)年產(chǎn)4萬噸鐵基非晶帶材生產(chǎn)基地,打破國外壟斷,成為第二個(gè)擁有非晶帶材技術(shù)的國家。2010年以來,非晶帶材應(yīng)用已基本實(shí)現(xiàn)非晶合金產(chǎn)業(yè)全覆蓋。盡管生產(chǎn)企業(yè)眾多,規(guī)?；慨a(chǎn)的企業(yè)較少,產(chǎn)能利用率差距較大,呈現(xiàn)兩極分化格局,堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品升級(jí)的企業(yè)不僅繼續(xù)占據(jù)市場(chǎng)主要份額,且在創(chuàng)新中保持著行業(yè)龍頭地位,其中主要參與者包括安泰科技、云路股份、中研非晶、兆晶科技等。國外發(fā)展現(xiàn)狀國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀2發(fā)展情況非晶帶材市場(chǎng)占有率非晶納米晶市場(chǎng)占有率第三章物理特點(diǎn)3物理特點(diǎn)

物理結(jié)構(gòu)

非晶軟磁材料是利用金屬或合金的快速凝固,原子來不及整齊排列,被凍結(jié),迫使原子按類似于液體方式排列,排列混亂,材料磁籌沒有方向性。分子結(jié)構(gòu)圖分子結(jié)構(gòu)模型3物理特點(diǎn)

物理特性

由于非晶軟磁材料中原子排列的特殊結(jié)構(gòu),使得非晶軟磁材料具有一些獨(dú)特的性質(zhì):低損耗、高磁導(dǎo)率、高Bs值、以及當(dāng)材料周圍外加電場(chǎng)或磁場(chǎng)時(shí)顯磁性,外加電場(chǎng)或磁場(chǎng)撤離后,材料磁性消失等特點(diǎn),能有效提高下游產(chǎn)品的功率密度、降低功率損耗,是當(dāng)前磁性材料更新?lián)Q代的主要產(chǎn)品。圖例：非晶帶材磁芯3物理特點(diǎn)

材料特性

非晶磁性材料具有下列特性：

①缺乏晶體材料所具有的磁各向異性，導(dǎo)磁率高，損耗小。也就是說，旋轉(zhuǎn)磁化容易，各向磁場(chǎng)靈敏度高，因此，可用來構(gòu)成高靈敏度磁場(chǎng)計(jì)或磁通量傳感器?，F(xiàn)已相繼開發(fā)出應(yīng)力ˉ磁效應(yīng)式高靈敏度應(yīng)力傳感器、磁致伸縮效應(yīng)式機(jī)械傳感器。

②具有高電阻率（比坡莫合金高幾倍），因此，即使是在高頻范圍內(nèi)也能得到較小的渦流損耗和極好的磁特性，有效利用此特性便可開發(fā)研制出磁性晶體難以實(shí)現(xiàn)的快速響應(yīng)傳感器。

③不存在晶粒邊界、位錯(cuò)等晶體材料固有的缺陷，因而機(jī)械強(qiáng)度高，抗化學(xué)性強(qiáng)。

④直到居里溫度（近似為200~500K），其組合成分均可隨意確定。因此，可望用于開發(fā)研制快速響應(yīng)溫度傳感器。3物理特點(diǎn)

特點(diǎn)對(duì)比

第四章種類劃分4種類劃分鐵基非晶合金鈷基非晶合金納米(超微晶)軟磁合金鐵鎳基非晶合金4種類劃分性能對(duì)比第五章應(yīng)用范圍4種類劃分

軟磁材料因具有磁電轉(zhuǎn)換的功能，廣泛應(yīng)用于變壓器、電感電容、逆變器等領(lǐng)域，下游包含電力電網(wǎng)、新能源車、新能源發(fā)電、消費(fèi)電子、5G通訊、家電等諸多行業(yè)。軟磁材料在電力領(lǐng)域應(yīng)用原理5應(yīng)用范圍電力電子技術(shù)領(lǐng)域大功率中、高頻變壓器、逆變器、大功率開關(guān)電源變壓器電氣開關(guān)領(lǐng)域磁飽和電抗器、磁放大器、尖峰抑制器、扼流圈通訊技術(shù)領(lǐng)域程控交換機(jī)電源、數(shù)據(jù)交換接口部件、脈沖變壓器、UPS電源抗電磁干擾設(shè)備領(lǐng)域交流電源、可控硅、EMI差模、輸出濾波電感傳感器領(lǐng)域電流電壓互感器、零序電流互感器、漏電開關(guān)互感器5應(yīng)用范圍農(nóng)村電網(wǎng)鐵基非晶合金鐵心具有高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度、低矯頑力、低損耗低激磁電流、良好的溫度穩(wěn)定性,使非晶合金變壓器運(yùn)行過程中的空載損失遠(yuǎn)低于硅鋼變壓器。開關(guān)電源在開關(guān)電源中使用非晶微晶合金作為鐵心的元器件有:主變壓器、控制變壓器、共模電感、噪聲濾波器、濾波電感、儲(chǔ)能電感、電抗器、磁放大器、開關(guān)管保護(hù)電感等。磁力開關(guān)鈷基非晶窄帶的諧波式防盜標(biāo)簽在圖書館中獲得了大量應(yīng)用。利用鐵鎳基非晶帶材的聲磁式防盜標(biāo)簽克服了諧波式防盜標(biāo)簽誤報(bào)警率高、檢測(cè)區(qū)窄等缺點(diǎn)。典型應(yīng)用5應(yīng)用范圍典型應(yīng)用光伏逆變器儲(chǔ)能逆變器第六章發(fā)展前景6發(fā)展前景前端材料需求2022年中國非晶納米晶磁芯產(chǎn)量和需求量分別達(dá)到3.94億只和4.01億只。末端市場(chǎng)需求未來發(fā)展條件近年來在無線充電、新能源汽車等下游產(chǎn)業(yè)的推動(dòng)下，我國非晶納米晶磁芯市場(chǎng)飛速發(fā)展。2021-2025年非晶變壓器采購帶來的非晶帶材需求量將由7.47萬噸提升至17.26萬噸，整體需求實(shí)現(xiàn)18.23%的復(fù)合增速增長(zhǎng)。4種類劃分1.受益于電力投資力度、農(nóng)網(wǎng)改造和能效標(biāo)準(zhǔn)提升，配電領(lǐng)域的非晶合金需求旺盛。我國用電量持續(xù)增長(zhǎng)，城鎮(zhèn)化改革帶動(dòng)農(nóng)村電網(wǎng)改造需求，電力投資保持較高水平。2022年國家電網(wǎng)投資計(jì)劃達(dá)5012億元，歷史首次突破5000億元，同比增長(zhǎng)8.84%。配電網(wǎng)領(lǐng)域投資力度加大將拉升國網(wǎng)、南網(wǎng)的變壓器采購需求。此外，2021年工信部等印發(fā)《變壓器能效提升計(jì)劃（2021-2023年）》，要求當(dāng)年新增高效節(jié)能變壓器占比將達(dá)到75%以上，到2023年高效節(jié)能變壓器在網(wǎng)運(yùn)行比例提升10個(gè)百分點(diǎn)。2.受新基建投資帶動(dòng)，用戶工程領(lǐng)域的非晶合金市場(chǎng)廣闊?！靶禄ā敝饕婕?G基站及其應(yīng)用、光伏電網(wǎng)、城際軌道交通、新能源車及充電樁、大數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域，相關(guān)領(lǐng)域投資建設(shè)將帶動(dòng)大批量用戶工程端干式變壓器需求。由于新基建項(xiàng)目大多用電量較大且用電不均衡、運(yùn)行負(fù)載率低，非晶干式變壓器能大幅降低供電系統(tǒng)能耗，提高電源能量變換效率，預(yù)計(jì)相關(guān)投資建設(shè)會(huì)對(duì)非晶變壓器需求形成有效拉動(dòng)。6發(fā)展前景2021-2025年非晶變壓器影響非晶市場(chǎng)需求第七章重點(diǎn)企業(yè)7重點(diǎn)企業(yè)安泰科技以先進(jìn)金屬材料為主業(yè),服務(wù)于戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),是生產(chǎn)非晶納米晶帶材及制品的龍頭企業(yè),去年前三季度凈利潤(rùn)達(dá)7217.11萬元。其生產(chǎn)的非晶帶材及制品、納米晶帶材、納米晶鐵芯、納米晶器件、納米晶導(dǎo)磁片等產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于航空航天、電力電子、汽車、新能源、交通運(yùn)輸、消費(fèi)電子、工業(yè)制造、建筑建材、石油化工、醫(yī)療、節(jié)能環(huán)保、自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)等領(lǐng)域。據(jù)了解,目前,安泰科技非晶納米晶帶材已具備3000噸左右的產(chǎn)能。。1.安泰科技股份有限公司7重點(diǎn)企業(yè)青島云路于2008年啟動(dòng)非晶材料研發(fā),歷經(jīng)十余年自主創(chuàng)新發(fā)展,已成為國內(nèi)磁性材料行業(yè)少數(shù)同時(shí)具備材料基礎(chǔ)研究與評(píng)價(jià)能力、極端條件裝備設(shè)計(jì)及工藝實(shí)現(xiàn)能力、產(chǎn)品應(yīng)用拓展能力的新材料領(lǐng)軍企業(yè)。該公司擁有非晶合金薄帶及非晶鐵心、微米級(jí)球形金屬粉末及制品、納米晶超薄帶及制品三大系列產(chǎn)品,廣泛應(yīng)用于電力配送、新能源汽車、無線充電、核能電力、醫(yī)療以及航空航天等領(lǐng)域,為全球高端客戶提供先進(jìn)金屬功能材料、制品及解決方案。2.青島云路先進(jìn)材料技術(shù)股份有限公司7重點(diǎn)企業(yè)中研非晶是一家集設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)和銷售為一體的高科技股份企業(yè),注冊(cè)資金為4120萬元人民幣,座落在廣東佛山市南海區(qū)和桂工業(yè)區(qū),總建筑面積近45840平方米,主要從事高性能納米晶和非晶合金等新型軟磁材料及其元器件產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。中研非晶是廣東省高新技術(shù)企業(yè),也是國家發(fā)改委和廣東省發(fā)改委重點(diǎn)扶持企業(yè),并于2009年納入國家電子信息產(chǎn)業(yè)振興規(guī)劃重點(diǎn)企業(yè)。公司成套引進(jìn)目前國內(nèi)最先進(jìn)的電力變壓器鐵芯和電子變壓器、互感器、濾波電感鐵芯生產(chǎn)線,主要服務(wù)于國家節(jié)能環(huán)保、新材料、高端裝備制造、新能源、新能源汽車等戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)。3.佛山市中研非晶科技股份有限公司7重點(diǎn)企業(yè)中岳非晶主要從事非晶、納米晶帶材、鐵芯、互感器、變壓器、共模濾波電感的研發(fā)、生產(chǎn)、加工和銷售業(yè)務(wù),產(chǎn)品應(yīng)用于光伏發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電和水利發(fā)電,以及電動(dòng)汽車、高鐵火車和海上平臺(tái)等領(lǐng)域,成為比亞迪、森源電器、雅瑪西、海爾等一流企業(yè)最信賴的合作伙伴。該公司是鄭州市非晶納米晶金屬材料院士工作站和鄭州大學(xué)研究生聯(lián)合培養(yǎng)基地?，F(xiàn)今中岳非晶已經(jīng)是世界上非晶納米晶產(chǎn)品的第四大供應(yīng)商。2020年中岳非晶的產(chǎn)品研發(fā)工作有了突破性的進(jìn)展,“ZYFJ-D型非晶帶材”陸續(xù)為客戶試樣并進(jìn)行優(yōu)化,無線充電用納米晶(超微晶)超寬超薄帶材及柔性屏用非晶材料順利量產(chǎn)進(jìn)一步優(yōu)化了公司產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。4.河南中岳非晶新型材料股份有限公司7重點(diǎn)企業(yè)安泰科技以先進(jìn)金屬材料為主業(yè),服務(wù)于戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),是生產(chǎn)非晶納米晶帶材及制品的龍頭企業(yè),去年前三季度凈利潤(rùn)達(dá)7217.11萬元。其生產(chǎn)的非晶帶材及制品、納米晶帶材、納米晶鐵芯、納米晶器件、納米晶導(dǎo)磁片等產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于航空航天、電力電子、汽車、新能源、交通運(yùn)輸、消費(fèi)電子、工業(yè)制造、建筑建材、石油化工、醫(yī)療、節(jié)能環(huán)保、自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)等領(lǐng)域。據(jù)了解,目前,安泰科技非晶納米晶帶材已具備3000噸左右的產(chǎn)能。。5.江西大有科技有限公司7重點(diǎn)企業(yè)安姆磁電是一家專業(yè)從事金屬軟磁鐵芯(鐵基非晶、鐵基納米晶、鐵鎳合金、其他特種軟磁合金)研發(fā)、制造為一體的科技企業(yè)。產(chǎn)品主要應(yīng)用于醫(yī)療設(shè)備用高頻變壓器、新能源用逆變器、軌道交通電源、充電樁、純電動(dòng)汽車、其他高頻電源變壓器、儀器儀表精密測(cè)量用互感器、霍爾傳感器、智能遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)、抗電磁干擾用濾波