高速静音呼吸机电机用非晶材料

周少雄　张广强　李宗臻

第5章　高速静音呼吸机电机用非晶材料/.1　产业发展的背景需求及战略意义/.1.1呼吸机产业背景分析5.1.2非晶合金材料及相关产业分析5.2　非晶合金产业的国际发展现状及趋势/.3　非晶合金产业的国内发展现状/.4　发展我国非晶合金产业的主要任务及存在的问题/.5　高速静音呼吸机电机用非晶材料产业发展的对策和建议/

5.4　发展我国非晶合金产业的主要任务及存在的问题

5.4.1非晶合金产业的主要任务

非晶合金产业的主要任务是，实现由非晶节能材料生产企业数量大国成为非晶节能材料产业强国的目标。非晶节能材料强国的主要标志是在全球非晶产业中居引导地位，在国际标准的制定上具有广泛的参与度与话语权；掌握核心技术，具备关键合金配方、关键生产工艺和关键设备的研发和制造能力，拥有一批得到全球消费者认可的自主品牌；产品质量、产量规模、销售额和盈利水平皆位居世界前列，高端产品占有相当的市场份额；综合实力强，在产品设计、采购、制造、物流、营销与服务价值链上皆具有较强竞争力；涌现一批拥有技术创新和管理创新能力，具备诚信、自尊、负责、开放与追求卓越价值观的大型企业。

为实现由非晶节能材料企业数量大国成为产业强国的目标，我国非晶节能材料产业在技术创新和研发上面临以下重点任务：

（1）加强技术创新能力建设

加大技术研发投入，完善以企业和研究机构为主体的技术创新体系，行业关键技术和共性技术要有新的突破，建立一批重点领域共性技术开发平台，自主创新能力进一步增强，发明专利数量增加，工业设计和机械加工水平明显提高。发展一批具有自主创新能力、拥有自主知识产权的企业。

未来5～10年，行业平均研发投入在销售收入中的比重达到3%～5%；拥有10个以上的国家认定的技术中心；全行业在主要产品及关键部件上的发明专利拥有量年均增长8%。涌现一批技术带头人。

（2）重点开发高品质非晶节能材料配方

加大材料配方研发投入，以产业化生产和推广为目的，开发新型高性能非晶节能材料配方。针对非晶节能材料不同应用领域对饱和磁感应强度、磁导率、矫顽力、铁损、磁致伸缩系数、居里温度、磁性的频率特性和温度特性等性能要求，以及目前生产设备的工艺性要求，开发适合产业化规模生产并具有优异性能的非晶节能材料配方，取代目前大规模使用的知识产权已过期的非晶节能材料配方。

未来5～10年，形成一系列覆盖所有非晶合金应用领域、具有完全自主知识产权和市场竞争力的非晶合金配方。

（3）积极推进非晶节能材料生产和检测设备研发

组织专业技术人员，积极推进非晶节能材料生产和检测设备研发，通过理论分析和实验研究，不断提高设备的设计合理性、制造加工精度、工艺参数稳定性。提高设备的自动化水平，完善实时监测和在线调整装备，提高其监测精度和控制水平，降低人为因素对生产工艺的影响。突破超薄非晶节能材料生产设备，提高宽幅非晶节能材料生产设备的技术水平和稳定性。

未来5～10年，突破超薄非晶节能材料生产设备，实现产业化规模生产；提高宽幅非晶节能材料生产设备的技术水平和稳定性，使其尺寸偏差、韧性、磁性和成品率达到国际先进水平。

（4）大力开发高品质非晶合金材料生产工艺和配套后续处理工艺

基于非晶合金配方的工艺性要求和设备技术水平，开展高品质非晶合金材料生产工艺和配套后续处理工艺研究。探索并优化原材料供应方式、母合金熔炼工艺、制带工艺、受带工艺等，提高生产工艺的合理性，缩短生产周期，降低能耗。

（5）大力发展市场消费升级需求的产品

在电力电子行业不断加速升级换代的大背景下，结合电力电子产品更新换代及对节能、高效化、小型化、高稳定的需求，开发实用化、多样化、高性能、高能效、精细化的产品。

针对农网改造用非晶变压器、非晶电动机和发电机、电感器等产品对节能和性能的要求，重点发展附加值高、市场空间大的高端产品。

（6）积极拓展新兴非晶节能材料应用领域

结合技术开发能力和新型电力电子产品发展，积极拓展具有市场潜力的应用领域，包括传感器、磁屏蔽材料等。

5.4.2非晶合金产业存在的问题

（1）设备整体水平低

安泰科技的核心生产设备为自行研发制造，经过多年的发展和经验积累，具备较强的设备设计和加工能力。然而，受限于国内机械加工行业的整体水平，安泰科技的设备与国际领先水平的日立金属还有一定差距。除安泰科技自行设计加工使用外，目前国内具备设计制造非晶节能材料专用生产设备的设备加工企业很少，且大多只能模仿加工简易的非晶窄带生产设备，技术力量薄弱。设备整体水平低极大地阻碍了中国非晶节能材料产业的发展。

（2）核心技术不成熟

非晶节能材料生产和应用涉及的合金技术很多，且这些技术分布在不同的领域，自主知识产权的合金配方设计技术、生产工艺设计技术、材料应用技术等关键技术都与国际先进水平存在较大差距，限制了中国非晶节能材料产业的发展。

（3）产学研结合不紧密

目前，除安泰科技外，国内具备非晶节能材料独立研究能力的企业不多，中国非晶节能材料的研究主要集中在大学和研究所等科研机构。由于产学研结合不紧密，多数科研机构的研究都偏重理论和基础科学问题研究，开展实用化技术研究的单位较少，造成科学研究与生产脱节，专业技术人员培养欠缺。

（4）企业规模小，自主创新能力欠缺

由于多数国内非晶节能材料生产企业的规模较小，企业在技术方面的投入有限，均缺乏自主创新能力。

（5）销售渠道不够丰富

由于非晶节能材料产业缺乏规范的产品质量标准，非晶节能材料和用户间的联系不够紧密，很多应用领域刚刚起步等原因，非晶节能材料的销售渠道还不够丰富。

（6）配套应用技术不成熟

非晶节能材料的潜在应用领域很多，各应用领域都对磁芯的设计和加工方式提出了不同的要求，需针对性开发设计和加工技术。目前，国内非晶节能材料的应用技术不够成熟，直接影响了非晶节能材料的市场推广速度。

（7）根据用户需求提供对口材料种类能力差

非晶节能材料的应用领域很多，且各应用领域和工作环境对非晶节能材料的磁性能等要求不同，目前非晶节能材料在不同领域应用的性能要求研究不够深入，根据用户需求提供对口材料种类能力差。

5.4.3非晶合金产业链上的主要技术壁垒

根据前述对非晶节能材料产业链上涉及的关键技术领域、产业目标分析和研究现状分析，非晶节能材料产业链上的主要技术壁垒如下：

（1）合金配方设计缺乏针对性和实用性

拥有自主知识产权和优异性能的合金配方是我国非晶节能材料产业向强国发展必须具备的条件之一。目前国内使用的合金配方大多为美国和日本在20年前开发的，虽无知识产权争议，但是产品性能落后于国际领先水平。尽管国内外研究机构开展了大量的合金配方设计开发工作，形成了一大批文章和专利，软磁性能包括饱和磁感应强度、磁导率、矫顽力、铁损、磁致伸缩系数、居里温度、磁性的频率特性和温度特性等性能均在不同合金配方上取得了不同程度的突破，但是目前国内外产业化规模生产的非晶软磁合金材料配方依然主要是20年前美国开发的Metglass系列合金和日立金属开发的Finemet系列合金。其原因主要是非晶节能材料产业化规模生产技术和应用技术不成熟，之前非晶节能材料产业化发展缓慢，导致实验室研究和实际应用脱节，实验室合金配方开发往往片面考虑提高其磁性能，而没有顾及非晶形成能力、杂质敏感性、合金成分范围等重要工艺性参数。

（2）非晶专用设备设计和加工技术欠缺

非晶节能材料的生产设备不同于传统冶金设备，需要特殊设计和制造。由于各非晶设计加工企业技术力量薄弱、投入小、加工设备差、操作人员技术水平低等原因，目前具备设计制造非晶节能材料专用生产设备的企业很少。铜辊的跳动控制技术、铜套水路设计技术、铜辊精加工技术、喷嘴包设计技术、自动收带系统设计技术等都与国际领先的日立金属存在较大的差距。

（3）精密监测和控制装置设计及加工技术欠缺

非晶节能材料生产过程中对工艺参数稳定性要求极高，实时监测和在线控制装置是保证工艺参数稳定的前提条件。目前，除安泰科技自行设计加工的生产线外，国内的非晶节能材料生产线大多比较简单，缺乏基本的监测和控制装置，监测和控制大多靠生产工人的经验。国内生产线的辊面实时修磨装置、辊温实时监测和在线控制装置、喷嘴包液位实时监测和在线控制装置、带材厚度实时监测和在线控制装置、钢液温度实时监测和在线控制装置、辊嘴间距实时监测和在线控制装置均存在缺少或测控精度不够等问题。

（4）合金冶炼技术缺乏合理性和针对性

产业化规模生产非晶节能材料的母合金熔炼或二次重熔大多是在空气或真空中使用感应熔炼进行的，熔炼温度、熔炼时间、原料加入顺序、摆放方法等都直接影响合金熔炼的均匀性、氧的引入量和合金元素的挥发量，不同合金配方对熔炼工艺的要求差别很大，国内目前比较缺乏针对不同非晶节能材料配方熔炼技术的系统研究。

（5）耐火材料选择和加工技术薄弱

耐火材料是非晶节能材料生产的主要耗材，也是整个生产线的核心部件之一。熔炼和中间包坩埚用耐火材料的选择直接影响钢液中杂质的引入量和坩埚的使用寿命，喷嘴材质和加工直接影响单炉产量、带材最大宽度和喷嘴的更换频率，喷嘴的更换频率决定生产效率。目前国内的耐火材料选择和加工技术薄弱，尤其是喷嘴的材质和加工极大地限制了非晶节能材料产业的发展。

（6）原材料杂质含量评价和遴选技术薄弱

不同的合金体系对于杂质的敏感性和容忍度是不同的，国内非晶节能材料产业缺乏对于杂质含量的系统全面研究。

（7）生产工艺设计技术薄弱

由于大部分非晶节能材料生产企业技术力量薄弱，在技术研发方面投入有限，除安泰科技以外，大部分企业不具备根据设备状况和合金配方特性调整生产工艺参数的能力。

（8）非晶节能材料应用选择和热处理工艺设计技术薄弱

非晶节能材料应用选择涉及非晶节能材料和电力电子器件两个领域，且非晶节能材料和电力电子器件的种类都非常多，因此正确选择非晶节能材料就成了一件非常重要而且困难的工作，受限于国内了解非晶节能材料和电力电子器件的综合人才的欠缺，非晶节能材料产业整体的应用选择技术实力比较薄弱，这也很大程度上限制了产业的发展。非晶节能材料种类多样，且新型非晶节能材料配方和热处理工艺不断发展，要求热处理工艺设计技术不断发展。

（9）磁芯配套的设计加工技术发展滞后

非晶节能材料热处理后呈脆性且应力敏感、硬度高，对磁芯的设计加工技术要求较高，非晶节能材料制造磁芯的设计加工技术发展滞后也很大程度上限制了产业的发展。

5.5高速静音呼吸机电机用非晶材料产业发展的对策和建议

根据高速静音呼吸机市场需求分析、我国非晶产业的发展现状以及高速电机用非晶材料产业目标分析和技术壁垒分析，突破高速静音呼吸机电机用非晶材料产业技术壁垒和关键技术难点的对策与建议如下。

5.5.1合金配方设计

开发拥有自主知识产权、性能优异、品种齐全的合金配方是我国非晶节能材料产业向强国发展必须具备的条件之一，其意义非常重大。由于非晶合金配方的开发需要各种样品制备和性能检测的设备，且实验量大，人力和资金投入量大。另外，由于电子电力产品不断升级换代，要求根据需要不断开发满足需要的新型合金配方，合金配方的开发是一项长期、持续的工作。非晶合金配方的开发超出了目前国内单个企业的承受能力，必须发挥产业群的优势，集中力量并争取国家的支持。因此非晶合金配方的开发模式以技术合作开发为最佳。

目前，市场上大规模生产销售的铁基非晶带材牌号为1K，针对高速静音呼吸机应用需求设计开发，直接应用于电机铁芯虽然可以显著降低电机铁损，但存在饱和磁感应强度低、超薄难以加工成型和退火后高脆性三大技术难题。1K非晶带材的饱和磁感应强度为1.56T，比硅钢材料约低20%，导致非晶电机在较低频率（Hz以下）的功率密度低于硅钢电机，增加制造成本。提高非晶材料的饱和磁感应强度，可以使非晶铁芯具有更高的工作磁密，进而提高非晶电机的功率密度，即实现小体积、大功率，减少铁芯、铜线、机壳等材料的用量，降低生产成本，扩大应用领域。一般非晶材料的饱和磁感应强度提高5%，可以降低体积和成本10%以上。基于此，世界发达国家都在努力开发高饱和磁感应强度的铁基非晶材料，日立金属开发出了牌号HB1的高饱和磁感应强度（Bs=1.64T）非晶材料，并通过注册专利对我国形成了新的技术壁垒。HB1非晶带材应用于高效电机，功率密度可比应用1K材料的非晶电机提升5%～10%。为了突破国外专利及技术封锁，必须开展如下工作：

①工艺性优异的新型高饱和磁感应强度、低磁致伸缩系数、低铁损纳米晶合金配方开发。

②工艺性能优异的高磁导率、高饱和磁感强度非晶纳米晶合金配方开发。

③铸造成型用高形成能力、优异磁性能非晶纳米晶合金配方开发。

5.5.2非晶专用设备设计和加工技术

高水平的设备是高质量非晶合金带材生产的基本条件，是企业扩大产能，保证产品质量和利润空间的关键。由于国内没有高水平的非晶节能材料专用设备供应商，设备设计和加工需各企业自己解决，这不仅造成了重复投入和大量的资源浪费，而且不利于关键技术的突破和产业整体设备水平提高。国外尤其是日本的非晶专用设备的设计和加工技术远比中国成熟，应集中企业和科研单位力量，争取国家的支持，通过人员和技术交流，借鉴国外先进技术，重点突破设备设计制造关键技术。因此设备设计和加工技术开发的模式以技术引进发展为最佳。

（1）铜套水路优化设计方案研究

此项工作需要国内一流设备设计企业和研究人员参与，通过理论模拟铜套中的热量传导等工作，对铜套的水路设计进行优化。

（2）降低铜辊跳动方案研究

此项工作需要国内一流设备设计企业和研究人员参与，通过提高铜辊的轴承强度和加工精度，提高动平衡水平等途径，极大地降低铜辊的跳动。

（3）提高喷嘴包架稳定性和升降机构自动调控灵敏度方案研究

此项工作需要国内一流设备设计企业和研究人员参与，通过提高碰嘴包架的设计合理性和伺服电机的精度，提高喷嘴包升降的稳定性和灵敏度。

（4）喷嘴包结构优化设计方案研究

此项工作的难点在于耐火材料和对非晶形成过程的理解，需要一流的耐火材料生产和加工企业以及研究人员、非晶合金材料生产技术人员共同参与，通过提高喷嘴包的设计合理性和耐火材料质量，优化喷嘴包的设计方案。

（5）喷嘴包三维、两轴自动控制机构设计方案研究

此项工作需要自动化控制专业人员参与，通过提高设计合理性和伺服电机的灵敏度及精度，优化设计方案。

（6）感应熔炼炉和浇铸炉研究

感应熔炼炉和浇铸炉设计制造技术非常成熟，此项工作需要了解非晶合金材料生产技术的感应熔炼炉和浇铸炉设计制造专业人员参与，通过提高炉体的熔炼、功率、熔化速度等设计合理性和耐火材料选择的针对性，优化设计方案。

（7）自动收带装置优化设计方案研究

自动收带装置已经由安泰科技研制完成，并获得了国家科技成就大奖，但是此项技术的推广范围很小，大部分企业仍然不具备这项技术。

5.5.3精密监测和控制装置设计及加工技术

精密监测和控制装置在日本的高水平的非晶节能材料生产线上已经应用非常成熟，但是国内的相关设计和加工技术都相对缺乏。完成此项技术研发工作，应集中企业和科研单位力量，通过人员和技术交流，借鉴国外先进技术，重点突破精密监测和控制装置设计及加工技术。因此设备设计和加工技术开发的模式以技术引进发展为最佳。

（1）钢液温度实时监测和自动控制装置研发

此项工作需要了解精确测温和控温装置的企业和研究人员参与，通过选择适当的测温方式和信号反馈方式，提高钢液温度监测和控制的准确性和实效性。

（2）喷嘴包内液位高度实时监测和自动调控装置研发

此项工作可以借鉴钢铁厂连铸设备的结晶器液位控制系统，通过选择适当的监测方式和信号反馈方式，提高液位监测和控制的准确性和实效性。

（3）辊面状态实时监测和自动修磨装置研发

国内没有辊面状态实时监测装置，修磨装置也比较简易，运行效果不理想。此项工作需专业人员，通过选择适当的监测方式和修磨方式，提高铜辊表面质量。

（4）辊温实时监测和自动控制装置研发

国内没有辊温实时监测装置，此项工作需专业人员，通过选择适当的监测方式和反馈方式，控制冷却水流量等来保持辊温稳定。

（5）喷嘴与辊面间距实时监测和自动控制装置研究

国内少数企业有喷嘴与辊面间距监测装置，但是其监测精度不够高，无法完成根据反馈信号自动控制。此项工作需通过进一步改善监测方式和信号处理方式，提高监测精度。

（6）带材厚度在线监测和自动控制装置研发

国内少数企业有在线测厚装置，但是其监测精度不够，无法达到替代人工质检要求，更无法根据反馈信号自动控制。此项工作需通过进一步改善监测方式和信号处理方式，提高监测精度。

（7）带材力学性能在线评价装置研发

国内少数企业有带材力学性能评价装置，但是基本无法实现在线%评价，需通过进一步改善评价装置和评价方式，提高评价精度。

5.5.4原材料杂质评价和遴选技术

原材料的杂质是相对于合金体系中的固有元素来说的，因此原材料的杂质评价和遴选技术研究是与非晶合金体系配套的。由于非晶合金体系众多，且研究需要各种样品制备和性能检测的设备，所以杂质评价和原材料遴选工作量大，人力和资金投入多。另外，由于新型合金配方不断开发，原材料的杂质评价和遴选技术开发是一项长期、持续的工作。原材料的杂质评价和遴选技术开发成果是全行业共享的，应集中力量并争取国家的支持。因此杂质评价和遴选技术开发的模式以技术合作开发为最佳。

（1）原材料固有杂质元素对不同配方非晶节能材料生产工艺性和产品性能影响研究

研发内容包括杂质对合金配方的工艺性和磁性能影响。工艺性指标是以国内先进生产线的设备工艺参数为参照的并需在实际生产中验证，需要国内一流生产企业参与；杂质对工艺性和磁性能的影响的初期研究工作在实验室进行更加便利，需要国内磁性非晶合金研究实力较强的科研单位参与。此项工作需要得到国家项目经费支持。

（2）不同配方非晶节能材料对原材料杂质元素含量容忍度研究

此项工作与原材料固有杂质元素对不同配方非晶节能材料生产工艺性和产品性能影响研究是一体的，根据杂质对工艺性和磁性能的影响规律，探索不同杂质元素的可容忍范围。

（3）定向降低原材料杂质元素含量方法研究

定向降低原材料杂质元素含量方法在钢铁和有色冶金中使用非常普遍，有大量技术可供参考。但是由于合金配方不同，其定向降低原材料杂质元素含量的方法需要做针对性的改进。该项工作主要涉及冶金行业专业技术人员和企业。

5.5.5合金冶炼技术

虽然各企业的熔炼工艺因生产的合金配方、选取的原材料和熔炼设备不同而做了各种调整，但是其冶炼技术本身差别不大，合金冶炼技术研究还是具有广泛适用性的。项目研发需要的几项冶炼技术开发成果是全行业共同受益的。因此合金冶炼技术开发的模式以技术合作开发为最佳。

（1）杂质含量控制技术研究

此项技术在冶金行业中非常常见且很成熟，非晶节能材料产业只需借鉴并进行针对性调整即可。非晶合金熔炼过程中杂质含量控制技术涉及耐火材料选取，熔炼工艺优化等方面，主要由冶金专业人员参与。

（2）炼铁厂输出熔融铁水直接熔炼母合金技术研究

此项技术在非晶节能材料生产中的应用处于起步阶段，尚未投入工业应用，但是在传统冶金行业中，此项技术应用广泛，成熟度高，非晶节能材料需借鉴并进行针对性研究。炼铁厂输出熔融铁水直接熔炼母合金技术开发主要由冶金专业人员和企业参与。

（3）合金元素挥发控制技术研究

此项技术在冶金行业中非常常见且很成熟，非晶节能材料产业只需借鉴并进行针对性调整即可。非晶合金熔炼过程中合金元素挥发控制技术主要与熔炼工艺有关，主要由冶金专业人员参与开发。

（4）熔炼成分均匀性和温度均匀性控制技术研究

此项技术在冶金行业中非常常见且很成熟，非晶节能材料产业只需借鉴并进行针对性调整即可。非晶合金熔炼过程中熔炼成分均匀性和温度均匀性控制技术主要与熔炼工艺有关，主要由冶金专业人员参与开发。

5.5.6耐火材料选择和加工技术

耐火材料选择和加工技术在传统冶金行业非常成熟，但是针对非晶节能材料产业应用的改善技术明显不足。此项工作主要涉及耐火材料领域的企业和技术人员，但是目前无开展此项工作的高水平企业，应争取国家的支持，并集中力量联合耐火材料企业开展。此项技术国外发展比中国领先，可以通过人员和技术交流的形式借鉴。因此，耐火材料选择和加工技术开发的模式以技术引进发展为最佳。

（1）熔炼炉、喷嘴包用耐火材料研发

此项技术在传统冶金行业中非常常见且很成熟，但是由于非晶节能材料对杂质更加敏感，且不同的合金配方对耐火材料的要求不同，需借鉴并针对性开发非晶节能材料专用的耐火材料。

（2）喷嘴用耐火材料研发

此项技术传统冶金行业用得很少，中国在这方面的技术能力薄弱，国外的技术可以借鉴，但是依然需要长期、大力投入研发。

（3）喷嘴加工技术研发

此项技术与喷嘴用耐火材料研发配套，需要长期、大力投入研发。

5.5.7生产工艺设计技术

生产工艺与技术的成熟度和设备的技术水平相关，需要根据企业自身的情况开发和调整。因此，生产工艺设计技术开发的模式以自主研发发展为最佳。

（1）炼铁厂输出熔融铁水直接熔炼母合金工艺开发

此项技术在非晶节能材料生产中的应用处于起步阶段，尚未投入工业应用，但是在传统冶金行业中，此项技术应用广泛、成熟度高，非晶节能材料需借鉴并进行针对性调整。炼铁厂输出熔融铁水直接熔炼母合金生产工艺开发主要由冶金专业人员和企业参与。

（2）熔融母合金直接制带工艺开发

熔融母合金直接制带工艺与设备的技术水平和生产运行状况相关，本身并不复杂，但此工艺应用对生产过程节能降耗意义重大。熔融母合金直接制带工艺开发主要由企业的冶金和工艺设计人员参与。

（3）不同非晶节能材料配方生产工艺研究

非晶节能材料配方不断更新，要求其配套的生产工艺不断改进，因此是一项长期的工作。

5.5.8非晶节能材料应用选择和热处理工艺设计技术

随着非晶节能材料合金配方种类的不断增加，市场应用领域逐渐扩大，下游产品的种类增多，非晶节能材料应用选择技术将随着产业的发展越来越重要。此项技术开发的目的是便于材料生产企业根据下游用户需要提出适当的性能指标，并选择适当的合金配方和工艺生产；或下游器件生产企业根据自身需要，选购市场供应的非晶节能材料。

（1）不同应用领域的非晶节能材料性能要求研究

此项技术是根据应用领域对软磁材料的性能要求，参考非晶节能材料可达到的性能范围，提出合理的具体性能指标。由于非晶节能材料的性能不断优化，电力电子产品更新换代对软磁材料的性能要求不断提高，因此此项工作是一项长期、持久的工作，主要由非晶生产技术人员和非晶产品设计技术人员参与。

（2）不同性能要求的非晶节能材料配套热处理工艺研究

此项技术是根据下游用户提出的具体性能指标，非晶节能材料生产企业选择适当的合金配方生产带材，并选择配套的热处理工艺进行生产。热处理工艺种类很多，且其工艺参数对材料的性能影响很大，通过选择热处理工艺可对非晶节能材料的性能进行调控，拓展了非晶节能材料的性能范围。

5.5.9高速电机非晶定子铁芯配套的设计加工技术

磁芯的配套设计加工技术的成熟度直接影响非晶节能材料市场的释放速度。由于非晶节能材料的一系列区别于传统软磁材料的性能，磁芯设计加工技术必须进行针对性的改进。磁芯配套的设计加工技术的种类多，每个不同的应用环境都有不同要求，高速电机铁芯生产企业应跨领域合作，共同开发磁芯配套的设计加工技术。

铁基非晶带材厚度仅为20～25μm、维氏硬度超过，冲片加工时存在对冲床和模具精度要求过高、冲模磨损严重、自动送料难度大等技术难题。所以，非晶电机定子铁芯的加工一般采用电火花线切割，存在加工效率低、成本高的问题，难以实现产业化。鉴于此，日本日立金属发明了采用卷绕模块开气隙后组合构成轴向磁场非晶定子铁芯的技术，并成功应用于轴向磁场非晶电机；美国莱特电气发明了铣削加工非晶定子铁芯的技术，但其应用也仅限于轴向气隙磁场电机。高速静音呼吸机电机用非晶电机定子和转子磁芯设计加工技术也面临非晶节能材料应力敏感、脆性大、硬度高的问题，而且由于非晶电机定子和转子的结构复杂，切割已经成为主要的技术障碍。

（1）高精度连续冲片及同步码落成型制造技术

带材超薄、高硬度、磁性能对应力敏感，因而高性能铁芯的高效率、低成本产业化制备技术成为世界难题。国际上具备铁芯制造技术的仅有美国莱特电气和日本日立金属，均采用树脂铸型后切削加工的方式，存在成品率低、加工应力影响铁芯性能等共性问题。应开发低成本、高效连续冲片及同步码落成型制造技术。

（2）调控磁畴取向的复合磁场热处理技术

在保护气氛下，采用程控多阶梯复合磁场退火处理，实现铁芯的磁畴沿磁路方向的择优取向排列，进而提升磁导率、降低损耗，显著改善铁芯的综合性能。

（3）高效真空压力浸漆技术

制造铁芯的最后一步工艺是树脂铸型处理，将码落整齐经退火处理的冲片整体浸入在环氧树脂中，反复进行抽真空和加压处理，使其充分浸透，再固化铸型即完成铁芯的制作。

作者简介

周少雄，凝聚态物理专业，理学博士、教授级高级工程师。长期从事金属磁性材料研发及工程化。现任江苏集萃安泰创明先进能源材料研究院有限公司董事长/院长、国家新材料产业发展专家咨询委员会委员、国家非晶微晶合金工程技术研究中心主任、国家非晶节能材料产业技术创新战略联盟常务副理事长、亚洲磁学联盟副主席、中国材料研究学会副理事长，曾任中国钢研科技集团有限公司副总工程师，安泰科技股份有限公司副总裁、技术总监等职位。获国家科技进步一等奖1项、二等奖3项及多项省部级奖励。获批专利项，发表论文篇。张广强，凝聚态物理专业，理学博士、高级工程师。现任江苏集萃安泰创明先进能源材料研究院有限公司副院长，兼任华北电力大学新材料研究院学术委员会委员和中国金属学会新材料标准化技术委员会委员，长期从事非晶/纳米晶软磁材料及应用技术开发工作。作为项目负责人主持或者作为主要完成人参与国家及地方科研项目10余项，相关技术申报国家发明专利25项，其中授权发明专利16项，发表学术论文20余篇。研究成果获得年北京市科学技术一等奖1项（3/15）、年国家科技进步二等奖1项（3/10）。李宗臻，材料物理与化学专业，工学博士、高级工程师，江苏集萃安泰创明先进能源材料研究院有限公司高级研发经理，长期从事铁基非晶、纳米晶软磁合金新成分及产业化技术开发。作为负责人或项目骨干承担国家和地方科研项目10余项。在JournalofAlloysandCompounds、Intermetallics等国际著名期刊发表SCI论文11篇，申请国家发明专利29项，其中国际发明1项。获评年国家科技进步二等奖1项，年北京市科学技术奖一等奖1项。先后获得江苏省“双创计划”企业创新类、常州市领军型创新人才引进培育项目资助。目录

第一篇　概论/第1章　国内外新材料产业竞争态势及我国的对策/.1　材料强，则制造强！/.2　构筑健康的新材料产业生态链/.3　依靠市场和科技双轮驱动，确立未来重点产业技术方向/第2章　“双循环”新发展格局下我国新材料产业发展思考/.1　“双循环”新发展格局下我国新材料产业发展的机遇与挑战/.2　当前我国新材料产业发展面临的问题/.3　“双循环”新发展格局下推动我国新材料产业发展的建议/第二篇　重大公共卫生安全保障材料/第3章　病毒防护口罩关键材料/.1　发展病毒防护口罩关键材料的背景需求及战略意义/.2　防护口罩过滤材料基本原理/.3　可重复使用口罩关键技术及产业化发展现状/.4　病毒防护口罩关键材料发展趋势/.5　发展我国口罩产业的对策和建议/第4章　人工肺中空纤维交换膜关键材料/.1　人工肺中空纤维交换膜材料产业发展的背景需求及战略意义/.2　人工肺中空纤维交换膜材料产业的国际发展现状及趋势/.3　人工肺中空纤维交换膜材料产业的国内发展现状/.4　发展我国人工肺中空纤维交换膜材料产业的主要任务及存在的主要问题/.5　推动我国人工肺中空纤维交换膜材料产业发展的对策和建议/第5章　高速静音呼吸机电机用非晶材料/.1　产业发展的背景需求及战略意义/.2　非晶合金产业的国际发展现状及趋势/.3　非晶合金产业的国内发展现状/.4　发展我国非晶合金产业的主要任务及存在的问题/.5　高速静音呼吸机电机用非晶材料产业发展的对策和建议/第6章　医用检测设备CT、PET/CT闪烁晶体关键材料/.1　医用检测设备CT、PET/CT闪烁晶体产业发展的背景需求及战略意义/.2　医用检测设备CT、PET/CT闪烁晶体产业的国际发展现状及趋势/.3　医用检测设备CT、PET/CT闪烁晶体产业的国内发展现状/.4　发展我国医用检测设备CT、PET/CT闪烁晶体产业的主要任务及存在的主要问题/.5　推动我国医用检测设备CT、PET/CT闪烁晶体产业发展的对策和建议/第三篇　先进基础材料/第7章　镁合金材料/7.1　镁合金产业发展的背景需求及战略意义/7.2　镁合金产业的国际发展现状及趋势/.3　镁合金产业的国内发展现状/.4　发展我国镁合金产业的主要任务及存在的主要问题/.5　推动我国镁合金产业发展的对策和建议/第8章　特种玻璃/.1　特种玻璃产业发展的背景需求及战略意义/.2　特种玻璃产业全球概况/.3　国内外特种玻璃产业发展现状及趋势/.4　我国特种玻璃产业存在的主要问题及主要发展任务/.5　推动我国特种玻璃产业发展的对策和建议/第9章　高性能纤维复合材料/.1　高性能纤维复合材料产业高质量发展的战略意义/.2　高性能纤维复合材料产业的国际发展现状及趋势/.3　高性能纤维复合材料产业的国内发展现状及趋势/.4　发展我国高性能纤维复合材料产业的主要任务及存在的主要问题/.5　推动复合材料产业高质量发展的对策和建议/第四篇　关键战略材料/第10章　新型显示关键材料/.1　发展新型显示材料产业的背景需求及战略意义/.2　新型显示材料产业的国际发展现状及趋势/.3　新型显示材料产业的国内发展现状/.4　发展我国新型显示材料产业的主要任务以及主要问题/.5　推动我国新型显示材料产业发展的对策和建议/第11章　芯片关键核心材料/.1　发展背景需求及战略意义/.2　国际发展现状及趋势/.3　国内发展现状及趋势/.4　发展我国芯片关键核心材料的主要任务及存在的主要问题/.5　推动我国芯片关键核心材料发展的对策和建议/第12章　轨道交通高速运转体系关键材料/.1　发展该产业的重要性和紧迫性/.2　产业发展现状及发展态势/.3　目前制约该产业发展的主要问题与面临的挑战/.4　促进该产业发展的对策与措施建议/第13章　MEMS关键器件材料/.1　MEMS产业发展的背景需求及战略意义/.2　MEMS关键器件材料概述/.3　MEMS产业的国际发展现状及趋势/.4　MEMS产业的国内发展现状及趋势/.5　发展我国MEMS产业的主要任务及存在的主要问题/.6　推动我国MEMS产业发展的对策和建议/第五篇　前沿新材料/第14章　超导材料/.1　超导材料产业发展的背景需求及战略意义/.2　超导材料产业的国际发展现状及趋势/.3　超导材料产业的国内发展现状/.4　发展我国超导材料产业的主要任务及存在的主要问题/.5　推动我国超导材料产业发展的对策和建议/第15章　石墨烯/.1　中国石墨烯产业发展背景及战略意义/.2　中国石墨烯产业发展现状及趋势/35.3　我国石墨烯产业发展的主要任务及存在的主要问题/.4　我国石墨烯产业发展对策及建议/第六篇　“新基建”新材料支撑体系/第16章　新能源材料支撑新基建的研究/.1　新能源材料产业发展的背景需求及战略意义/.2　新能源材料产业的国际发展现状及趋势/.3　新能源材料产业的国内发展现状/.4　发展我国新能源材料产业的主要任务及存在的主要问题/.5　推动我国新能源材料产业发展的对策和建议/第17章　稀土功能材料支撑新基建的研究/.1　稀土功能材料产业对新基建发展的作用及意义/.2　新基建用稀土功能材料产业的国际发展现状及趋势/.3　新基建用稀土功能材料产业的国内发展现状/.4　我国稀土功能材料产业发展存在的主要问题及主要任务/.5　推动我国稀土功能材料产业发展的对策和建议/第18章　第三代半导体材料支撑新基建的研究/.1　第三代半导体有力支撑新基建建设/.2　新基建对第三代半导体的需求分析/.3　我国第三代半导体产业发展现状/.4　存在的问题及面临的挑战/.5　服务新基建，发展第三代半导体的对策和建议/

编辑推荐

适读人群：本书可为从事新材料研发、产业化发展的科技工作者、产业界人士及其他人员提供参考。中国新材料产业发展报告（）是中国新材料产业发展年度系列报告的第16部。本期报告由中国工程院化工、冶金与材料工程学部与中国材料研究学会联合组织编写。本期报告承前启后，结合新材料产业“十四五”发展规划，解析新一年度新材料产业的发展态势、存在问题与解决方案，为新材料领域未来发展指明方向。报告以新形势下我国新材料产业发展战略思考起笔，结合当前国家的大政方针，高屋建瓴阐述新时期我国新材料产业发展的战略愿景；从“新基建”新材料支撑体系、重大公共卫生安全保障材料、前沿新材料、关键战略新材料、先进基础材料几个方面，分别介绍各领域新材料产业的发展态势、存在问题与解决方案。

内容简介

本书是中国新材料产业发展年度系列报告的第16部。本期报告从国内外新材料产业竞争态势起笔，结合当前国家的大政方针，高屋建瓴地阐述新时期我国新材料产业发展的战略愿景；从重大公共卫生安全保障材料、先进基础材料、前沿新材料、关键战略新材料、“新基建”新材料支撑体系几个方面，分别介绍各领域新材料产业的发展态势、存在问题与解决方案。报告的编写人员都是来自材料科技和产业界第一线的专家、学者和产业界人士。通过报告内容，读者可以对我国当前新材料重点产业的现状和特点、关键技术、主要问题以及对策和建议有较全面的了解和掌握。本书可为从事新材料研发、产业化发展的科技工作者、产业界人士及其他人员提供参考。

作者简介

中国材料研究学会（ChineseMaterialsResearchSociety，C-MRS）成立于年5月16日，由中国科学技术协会主管，是中国从事材料科学技术研究和产业的科技工作者和单位，自愿结合并依法成立的全国性、非营利性法人社会团体，是中国科协的组成部分，挂靠在中国科学院。中国材料研究学会是国际材料研究学会联合会(InternationalUnionofMaterialsResearchSociety，简称IUMRS)的发起单位之一，并代表国家身份作为该会的成员。

中国材料研究学会的宗旨是团结和组织中国广大材料科技工作者,遵守宪法、法律、法规和国家政策，遵守社会道德风尚，贯彻“科教兴国”方针，自主活动，自我发展，紧紧围绕国家经济建设和社会发展目标，瞄准世界材料科学前沿，开展国内外学术交流，促进各类先进材料的研究与发展，努力推动新材料、新工艺及新技术在产业中的实际应用，为繁荣和发展材料科技事业、为国家的经济建设做贡献。

学会现有分支机构12个，团体会员个(拥有上万的材料科技工作者)，个人会员4人。会员是学会的主体和基本依靠力量，密切与他们的联系，倾听他们的意见和呼声，努力做好为他们的服务工作，充分发挥他们的积极性、主动性、创造性，使学会不断增强凝聚力、影响力，成为“材料科技工作者之家”是学会工作的中心任务。谢建新，中国工程院院士，中国材料研究学会副理事长，北京科技大学教授。年1月毕业于中南大学，年3月在日本东北大学获博士学位。年4月回国在北京科技大学任教授至今，曾任学院副院长/院长、副校长等职。2年获教育部“长江学者”称号，年获国家杰出青年科学基金资助，4年获全国科技工作者称号，6年获何梁何利基金科学技术进步奖。兼任“十五”～“十二五”国家计划新材料技术领域专家组专家、“十三五”国家材料基因工程重点专项专家组组长、国家新材料产业发展专家咨询委员会副主任等。发表学术论文余篇，获国家授权发明专利80余项，国家技术发明二等奖1项，国家科技进步二等奖2项，省部级科技成果奖10项。

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