替代昂贵的无取向硅钢 将促进印度本国汽车工业的发展

印度国际粉末冶金与新材料研究中心(ARCI)的研究人员成功研发了一种创新冶金工艺,可用于制成基于铁-磷(Fe-P)的软磁合金,促进印度汽车工业......


印度国际粉末冶金与新材料研究中心(ARCI)的研究人员成功研发了一种创新冶金工艺,可用于制成基于铁-磷(Fe-P)的软磁合金,促进印度汽车工业的发展。ARCI是印度科学与技术部的自主研发中心。

与市场上昂贵的无取向硅钢相比,ARCI团队利用该工艺锻造的铁磷合金磁化强度更高、矫顽力更低。该团队自主研发的工艺包括通过相场,控制热处理,以形成大小合适、纳米级Fe3P。该工艺消除了在轧制含磷铁合金过程中,因合金非常脆导致的操作困难。只需在铁中添加低含量的磷,就能够实现更高的饱和磁化强度,接近2个特斯拉(磁通量单位)。改进热处理确保实现良好的微观结构,其中除了将纳米颗粒的尺寸限制在小于铁的磁畴壁宽度临界尺寸之外,该结构还包含无应变颗粒。

软磁材料是电机、驱动器、发电机等机电设备必不可少的材料。含硅(通常为1——3 wt.%)铁基软磁合金钢广泛应用于此类应用。而且印度国内此类硅钢的消耗量和需求量都在与日俱增,需要依赖大量进口。

采用印度国产软磁材料以及铁磷合金等硅钢替代品,既可节约外汇,又可增强印度汽车工业的供应链。不过,由于磷会导致合金具脆性,因而不可利用传统的锻造冶金工艺(熔化、浇铸、锻造和轧制)等方法加工铁磷合金。因此,基于粉末冶金(PM)的铁磷组件在工业磁性应用中非常常见。不过,由于PM工艺会引发其他属性,导致此类组件表现出较低的磁性能。因此,在很大程度上,在实现软磁应用上,工业需要依赖于昂贵的无取向(NO)硅钢。

ARCI团队研发的该款合金预计能够节约能耗,因为其独特的微观结构除了可提高电阻率之外,还有助于保持较低的矫顽力。新研发的材料不仅具有良好的磁性,也可考虑用作硅钢的替代品,还有望实现更便宜的价格,因为磷比硅便宜30%至40%。更重要的是,新研发的磁性材料有望让印度电工钢制造商具备战略优势,因为印度政府正专注于发展电动汽车(EV),而该材料对于电动汽车电机至关重要。

目前,ARCI正与一家汽车零部件制造商合作,在一种汽车部件(爪机发电机)上评估该材料。研究人员已经在实验室条件下,使用铁磷合金,利用原型设备进行测试,取得了很有前景的测试结果。目前,研究人员将会采取措施,完成现场测试。

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