不久前，《微合金化技术》杂志采访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。重点交流了非晶、纳米晶合金在汽车领域的应用现状及前景。
新能源汽车的发展对非晶磁性材料和器件带来挑战和机遇
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。
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。
非晶和纳米晶合金是电动汽车目前最为理想的软磁材料
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。这些软磁材料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，非晶材料制造的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。
另外，非晶、纳米晶广泛应用于输配电、电力电气、工业电源、新能源、消费电子、航空航天、轨道交通等领域。
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。
作者简介：
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。
