中國粉體網(wǎng)訊  傳統(tǒng)粉末冶金（PM）是通過制取金屬或非金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料，經(jīng)過壓制成形和燒結(jié)等工藝過程,，制造金屬材料、復(fù)合材料以及各種幾何構(gòu)造制品的工藝技術(shù),。

傳統(tǒng)粉末冶金工藝流程（圖源：MPIF）

粉末冶金產(chǎn)業(yè)的發(fā)展機(jī)遇是與汽車工業(yè)密切相關(guān)的,，時至今日，汽車工業(yè)仍然是粉末冶金行業(yè)最關(guān)注的產(chǎn)業(yè)和最大潛力市場。從全球發(fā)達(dá)地區(qū)汽車行業(yè)使用粉末冶金零件的情況來看,，粉末冶金零件中用于汽車工業(yè)的占比為北美70%左右,、日本90%左右、西歐80%左右,、我國55%左右,。而這些粉末冶金汽車零件中的70%應(yīng)用于發(fā)動機(jī)和變速箱。

近年來,，新能源電動汽車的發(fā)展正逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)的燃油發(fā)動機(jī)汽車,。當(dāng)汽車采用電動機(jī)驅(qū)動，短期內(nèi),，許多生產(chǎn)傳統(tǒng)燃油發(fā)動機(jī)汽車用鐵銅基粉末冶金零件的生產(chǎn)企業(yè)將面臨銷售直接下降的問題,。但從長期來看，隨著新能源汽車向著電動化,、智能化方向發(fā)展,，對材料的綜合性能提出更高的要求，也為粉末冶金行業(yè)的發(fā)展提供了一個嶄新機(jī)會,。

銅合金材料

據(jù)國際銅業(yè)協(xié)會統(tǒng)計(jì),，傳統(tǒng)汽車內(nèi)燃機(jī)用銅23kg，混合電動汽車用銅40kg,，插電混合電動汽車用銅60kg，電動汽車用銅83kg,。

銅合金材料是指在純銅中加入一種或幾種其他元素的合金,，其特點(diǎn)是具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性,、耐蝕性和耐磨性及高強(qiáng)度,、耐疲勞性。銅合金材料可以用于制作新能源汽車上發(fā)電機(jī),、高壓電纜線,、開關(guān)裝置、變壓器等電器元件,，也可以用于制作汽車上耐磨,、耐腐蝕的零件如同步齒輪環(huán)、軸瓦,、制動系零件等,。隨著新能源汽車的興起，作為新能源汽車線束,、電池附屬配件,、接插件理想的材料，銅合金材料必將廣泛地應(yīng)用于新能源汽車的散熱系統(tǒng),、電子電力系統(tǒng),、制動系統(tǒng)及液壓系統(tǒng)等,，是汽車的重要元器件的關(guān)鍵基礎(chǔ)原材料。

鋁基復(fù)合材料

2022年6月28日,，在湖北省武漢市舉辦的首屆中國新能源智能網(wǎng)聯(lián)汽車生態(tài)大會上,，中國汽車工業(yè)協(xié)會發(fā)布2022中國汽車供應(yīng)鏈優(yōu)秀創(chuàng)新成果獎。湖南湘投金天鋁業(yè)自主研發(fā)的“新能源乘用車鋁基制動盤”成果,，成功入圍獲獎,。輕量化、節(jié)能減排……鋁基制動盤的諸多優(yōu)點(diǎn),，讓它們成功替代傳統(tǒng)鐵盤,，成為新能源汽車行業(yè)的應(yīng)用新寵。多年來,，湖南湘投金天鋁業(yè)著力于研究粉末冶金工藝制造鋁基復(fù)合材料制動盤,，新能源汽車鋁基復(fù)合材料制動盤，是團(tuán)隊(duì)通過創(chuàng)新性地采用粉末冶金工藝,，成功產(chǎn)出的又一新成果,。

新能源乘用車鋁基制動盤（圖源：科技日報）

測試顯示，與鑄鐵制動盤相比,，鋁基復(fù)合材料制動性能,，操控性能良好，無噪音,、抖動,、制動力不足等問題，并在輕量化,、提升電效能,、操控性和耐腐蝕等方面，有明顯優(yōu)勢,。替代新能源汽車鑄鐵制動盤后,，僅制動系統(tǒng)一項(xiàng)，便可助力減重約15公斤,。這意味著,，以一輛500公里續(xù)航里程新能源乘用車為參考，相同續(xù)航里程可減少電池裝載量3千瓦時,。按年運(yùn)行2萬公里計(jì)算,，1輛電動車就可節(jié)約用電約120度，相當(dāng)于節(jié)約48千克標(biāo)準(zhǔn)煤,，減少約120千克二氧化碳排放,。100萬輛電動車裝載鋁基復(fù)合材料制動盤后，每年可減排二氧化碳約12萬噸。此外,，鋁基復(fù)合材料制動盤也提升了電池續(xù)航里程,，以一臺電動車減少成本約1000元估算，10萬輛電動汽車可節(jié)約相關(guān)電池成本約1億元,。

軟磁復(fù)合材料

軟磁性材料經(jīng)歷了幾個發(fā)展階段：從傳統(tǒng)的軟磁合金到軟磁鐵氧體材料,，至20世紀(jì)70年代發(fā)展出了非晶/納米晶軟磁合金；粉末冶金技術(shù)催生新一代高性能軟磁材料金屬軟磁粉芯（MPC）,，也被稱為軟磁復(fù)合材料（SMC）,。金屬軟磁粉芯以金屬軟磁粉末為原料，經(jīng)過絕緣包覆,、壓制成型和熱處理等工藝制成磁芯元件,，改善了金屬軟磁磁導(dǎo)率不夠高的弱點(diǎn)。

軟磁材料發(fā)展歷程（圖源：東方證券）

SMC是一種新型磁性材料,，因其具有高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度,、低損耗的特點(diǎn)，被譽(yù)為“第四代”軟磁材料,，在高頻電機(jī),、大功率高頻開關(guān)電源變壓器、高頻大功率儲能電感器等方面具有巨大的應(yīng)用優(yōu)勢和廣闊的市場前景,。電動汽車中,，軟磁復(fù)合材料可用于主驅(qū)動電機(jī)和用于油泵和冷卻泵的電機(jī)。伴隨EV/綠色能源轉(zhuǎn)型,，電氣電路功率傳輸與控制需求大幅提升,，催化軟磁復(fù)合材料需求及技術(shù)工藝快速迭代。軟磁復(fù)合材料除了在光伏發(fā)電,、變頻空調(diào)等磁材應(yīng)用的傳統(tǒng)優(yōu)勢領(lǐng)域保持較高景氣度，電動汽車,、充電樁,、儲能等增量應(yīng)用領(lǐng)域開始進(jìn)入快速成長期。

釹鐵硼永磁材料

當(dāng)前新能源汽車驅(qū)動電機(jī)中較為常見的是交流電機(jī)中的永磁同步電機(jī)與鼠籠式異步感應(yīng)電機(jī),，其中永磁同步電機(jī)在國內(nèi)最為流行,，裝車占比達(dá)94%。

永磁同步電機(jī)采用的釹鐵硼磁性材料具備優(yōu)秀的磁力性能,，在充磁后不用增加外部能量,，可構(gòu)建較強(qiáng)磁場，同時磁場具有永久特點(diǎn),，無需額外電路進(jìn)行勵磁（即給導(dǎo)體通電產(chǎn)生磁場）,，得以維持較小的體積和較輕的重量。在額定功率下，同樣散熱條件和絕緣材料的永磁同步電機(jī)的功率密度通常比感應(yīng)異步電機(jī)的功率密度大2倍以上,。

釹鐵硼材料（圖源：長鴻磁材）

碳陶復(fù)合材料

汽車和高速列車等現(xiàn)代交通工具的剎車材料經(jīng)歷了從石棉材料,、半金屬材料、粉末冶金材料到碳碳復(fù)合材料和碳陶復(fù)合材料的發(fā)展,。

碳陶復(fù)合剎車材料是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來的一種由碳纖維的三維氈體或編織體作為增強(qiáng)骨架,，碳與碳化硅陶瓷連續(xù)基體的一類新型復(fù)合材料。碳陶制動盤與碳陶剎車片組成的制動對偶較有發(fā)展前景,。電動化及輕量化趨勢下,，碳陶盤能夠達(dá)到減重效果，降低里程焦慮,。電動汽車與燃油車相比,，雖然沒有了發(fā)動機(jī)和變速箱，但是增加了電池組,，重量相對于燃油車更重,，因此新能源車減重任重道遠(yuǎn)，碳陶剎車能有效降低懸掛系統(tǒng)以下重量,，能更好的地適配新能源車,，降低里程焦慮。

寫在最后

我國粉末冶金技術(shù)與發(fā)達(dá)國家相比,，雖然在技術(shù)水平上仍有一定差距,，但是隨著近年粉末冶金技術(shù)在新興領(lǐng)域的應(yīng)用，如5G通信,、新能源汽車,，使中國在這些方面已經(jīng)走在世界的前列。

部分燃油汽車零部件市場的失去,，必定有新的市場的產(chǎn)生,。中國未來粉末冶金發(fā)展方向仍然將是圍繞產(chǎn)業(yè)升級、進(jìn)口替代和高質(zhì)量發(fā)展的要求,，不斷開發(fā)和儲備新技術(shù),、新工藝，并借助精益的自動化制造技術(shù),，適應(yīng)節(jié)能環(huán)保的新時代要求,，并朝著致密化、高精度,、高密度,、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、組件,、提高磁電性能等方向發(fā)展,。隨著新技術(shù),、新工藝、新能源的涌現(xiàn)和突破,，粉末冶金的產(chǎn)品的新應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩嘤楷F(xiàn),，市場空間不斷拓展。

參考資料：

1,、林躍春,，《我國粉末冶金零件市場現(xiàn)狀及行業(yè)企業(yè)發(fā)展建議》

2、徐學(xué)林,，《銅合金材料在新能源汽車上的應(yīng)用研究》

3,、招商證券，《碳陶剎車盤行業(yè)研究：電動智能化執(zhí)行終端,，藍(lán)海市場廣闊》

4,、科技日報，《國內(nèi)首次,！新能源乘用車輕質(zhì)鋁基制動盤成功研發(fā)》

5,、東方證券，《2022年軟磁粉芯行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及市場規(guī)模分析,，粉末冶金技術(shù)催生高性能的金屬軟磁粉芯》

6,、未來智庫，《新能源汽車驅(qū)動電機(jī)行業(yè)研究：市場空間,、發(fā)展趨勢和產(chǎn)業(yè)鏈拆解》

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/長安）

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