本報(bào)記者 趙萍
當(dāng)5G基站以每秒千兆的速度處理海量數(shù)據(jù)流時(shí)，當(dāng)大數(shù)據(jù)中心服務(wù)器在方寸之間實(shí)現(xiàn)高密度能量存儲(chǔ)時(shí)，當(dāng)新能源汽車電機(jī)在高溫高負(fù)荷工況下保持穩(wěn)定輸出時(shí)，一場(chǎng)由非晶合金粉末引發(fā)的電感技術(shù)革命已悄然展開(kāi)——這種由液態(tài)金屬急冷凝固而成的特殊材料，憑借其高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度、低磁滯損耗的特性，正推動(dòng)電感器件向高頻化、微型化、高效能方向跨越式發(fā)展。
12月6日，來(lái)自國(guó)內(nèi)外非晶合金粉末產(chǎn)業(yè)鏈上下游的專家學(xué)者齊聚廣東深圳，在第5屆非晶合金粉末應(yīng)用與發(fā)展論壇上圍繞非晶合金粉末高效制備工藝創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用實(shí)踐等議題展開(kāi)深入交流。會(huì)議透露，非晶合金粉末產(chǎn)業(yè)當(dāng)前發(fā)展有3大亮點(diǎn)值得關(guān)注。
一是智能模型賦能制備工藝革新。會(huì)議介紹，國(guó)內(nèi)科研團(tuán)隊(duì)基于數(shù)值模擬與物理模擬方法，系統(tǒng)開(kāi)展了底吹氬精煉工藝優(yōu)化、澆包結(jié)構(gòu)改進(jìn)、平面流鑄工藝參數(shù)調(diào)控及冷卻銅輥水路換熱設(shè)計(jì)等研究，顯著提升了鋼液潔凈度與非晶帶材性能均一性。同時(shí)，該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新構(gòu)建了氣水霧化全過(guò)程的多尺度數(shù)值模型，揭示了霧化過(guò)程中氣液界面動(dòng)力學(xué)行為與熔滴熱質(zhì)傳輸機(jī)制，闡明了關(guān)鍵工藝參數(shù)與裝備結(jié)構(gòu)對(duì)非晶合金粉末球形度、非晶形成能力及粒徑分布的調(diào)控規(guī)律。
與會(huì)專家據(jù)此指出，非晶帶材產(chǎn)品表面可能出現(xiàn)的“魚(yú)鱗狀”“雨刷狀”等缺陷，會(huì)導(dǎo)致軟磁性能顯著下降。當(dāng)前，制備高潔凈度、無(wú)表面紋路的非晶母帶仍是國(guó)內(nèi)技術(shù)瓶頸，需加強(qiáng)鐵基坯料潔凈度控制、殘余有害元素去除、熔體精煉工藝及保護(hù)澆鑄技術(shù)的產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同攻關(guān)。此外，熔煉用鐵合金與鋼液的潔凈度、氣氛保護(hù)條件不僅影響工藝穩(wěn)定性，更直接關(guān)聯(lián)非晶合金粉末產(chǎn)品形貌與軟磁性能。因此，粉末熔體制備與霧化過(guò)程中的精煉與保護(hù)技術(shù)（如氧含量、夾雜物及有害元素控制）同樣至關(guān)重要。
會(huì)議還指出，目前，非晶磁粉芯因非晶合金硬度高、塑性差，導(dǎo)致在壓制過(guò)程中粉末間結(jié)合力弱、成型密度偏低，嚴(yán)重影響其磁導(dǎo)率、損耗等綜合磁性能的發(fā)揮。未來(lái)，應(yīng)結(jié)合粉末成型工藝優(yōu)化與散體力學(xué)數(shù)值模擬，實(shí)現(xiàn)對(duì)非晶合金粉末壓制致密化行為的精準(zhǔn)調(diào)控，推動(dòng)高密度、低損耗非晶磁粉芯的制備與應(yīng)用。
二是脆性難題迎來(lái)系統(tǒng)性突破。此前，針對(duì)非晶合金室溫脆性影響其推廣應(yīng)用難題，中科院寧波材料所、松山湖材料實(shí)驗(yàn)室等的科研團(tuán)隊(duì)持續(xù)開(kāi)展基礎(chǔ)機(jī)理研究并取得了積極進(jìn)展，廣汽攻克了非晶合金材料脆性高、成型難度大等工藝難題，首次將非晶合金用于汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)。在此次會(huì)議上，國(guó)內(nèi)科研團(tuán)隊(duì)分享了其通過(guò)創(chuàng)新性發(fā)現(xiàn)金屬玻璃室溫流動(dòng)現(xiàn)象，提出超聲振動(dòng)誘導(dǎo)塑性（UVIP）技術(shù)，為破解非晶材料脆性困境提供了解決方案。
超聲振動(dòng)誘導(dǎo)塑性是一種在常溫或低溫下通過(guò)超聲振動(dòng)使材料表面局部軟化并發(fā)生塑性變形的新機(jī)制，通過(guò)高頻超聲振動(dòng)使非晶合金在室溫下表現(xiàn)出類塑性變形行為?；诖藱C(jī)理，該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地開(kāi)發(fā)出用于非晶帶材加工的超聲輔助沖裁技術(shù)，不僅降低了沖裁斷面粗糙度，還顯著提升了帶材的軟磁性能一致性，并開(kāi)發(fā)出非晶磁粉芯超聲低應(yīng)力制備技術(shù)，實(shí)現(xiàn)粉末混合—超聲振動(dòng)—包覆劑軟化—粉芯低應(yīng)力的快速成型。
更值得關(guān)注的是，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了超聲“退火”效應(yīng)——通過(guò)特定參數(shù)的超聲處理，可在降低非晶合金帶材矯頑力的同時(shí)提升磁導(dǎo)率，達(dá)到傳統(tǒng)退火工藝的相同效果，且用時(shí)更短，為非晶合金熱處理工藝革新提供了全新路徑。
三是包覆技術(shù)涌現(xiàn)創(chuàng)新解決方案。作為提升非晶合金磁粉芯性能的核心環(huán)節(jié)，粉末包覆技術(shù)因其對(duì)絕緣性、耐腐蝕性及磁性能的關(guān)鍵影響，成為下游重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象。傳統(tǒng)包覆工藝如磷化法雖能增強(qiáng)絕緣效果，卻易引發(fā)粉末團(tuán)聚及表面多孔疏松問(wèn)題，導(dǎo)致磁導(dǎo)率下降；而物理包覆常用的硅酸鹽類無(wú)機(jī)黏接劑雖具備耐高溫特性，卻難以克服鹽塊團(tuán)聚與表面皸裂漏電的缺陷，嚴(yán)重制約高頻應(yīng)用場(chǎng)景下的可靠性。
會(huì)議介紹，國(guó)內(nèi)科研團(tuán)隊(duì)正嘗試通過(guò)化學(xué)轉(zhuǎn)化膜和溶膠凝膠法相結(jié)合，構(gòu)建具有自適應(yīng)性的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜，在無(wú)鈍化（即裸粉）處理?xiàng)l件下實(shí)現(xiàn)膠體在粉末壓縮過(guò)程中的動(dòng)態(tài)填充，最終達(dá)到提升絕緣層致密性，同時(shí)增強(qiáng)耐鹽霧腐蝕能力的效果。
此外，還有科研團(tuán)隊(duì)提供了超聲振蕩包覆技術(shù)的解題思路——采用納米鐵氧體粉末作為絕緣介質(zhì)，借助超聲振蕩實(shí)現(xiàn)其在鐵基非晶粉末表面的均勻分散，有效降低高頻渦流損耗、提升磁導(dǎo)率。
《中國(guó)冶金報(bào)》（2025年12月17日 03版三版）
