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(bào)）

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(bào)，《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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