成果简介：

高速电机、高频变压器等高端电力电子装备对高性能软磁材料需求迫切。目 前广泛使用的含硅量小于 3.5wt.%的普通硅钢，因其铁损高、磁致伸缩大，造成能耗高、噪音大等问题，严重影响我国高端装备制造业的发展。Fe-6.5wt.%高硅钢铁损低、磁致伸缩小，可实现高速电机、高频变压器产品 更新换代。但因该材料加工塑性差，世界上仅有一条日本的商业化生产线可以生 产 Fe-6.5wt.%Si 高硅钢薄带。项目组开发的 Fe-6.5wt.%Si 高硅钢薄带制备技术， 能够批量稳定生产 60 毫米宽高硅钢薄带，解决高硅钢薄带塑性加工性能差、成 材率低等问题，填补了国内空白。另外，项目组开发的 Fe-4.5wt.%Si 高硅钢，在 成熟工业设备基础上，可实现 Fe-4.5wt.%Si 高硅钢薄带的成功制备，有望在新能源汽车驱动电机、中高频变压器等领域实现性能升级。

成熟程度及推广应用情况：

目前处于何种研发阶段：☐研发 ☒小试 ☒中试 ☐小批量生产 ☐产业化；

样机：☒有 ☐无 其他：□如选择“其他” ，请说明：。

推广应用情况：高硅钢薄带产品已分别送高速电机（400 赫兹，1kVA）、高 频变压器（20 千赫兹，20kVA）用户试用，就高硅钢铁芯的损耗、噪音、性价比 等与现有应用材料如普通硅钢、非晶纳米晶性能比较，出具了使用评价报告。在 高频（400Hz）电机中，与普通硅钢相比铁损降低 67% 。在高频（20kHz）变压 器中，与普通非晶相比噪音降低 30%。

期望技术转移成交价格（大概金额）：500 万元。

技术优势：

利用单辊甩带快速凝固方法制备高硅钢薄带，具有短流程、高效率的特点。 由于快速凝固制备的薄带从无序相区快冷，最大程度抑制了高硅钢中有序相的生 成和长大，薄带具有一定的弯折能力，可以进行缠绕，热处理后也具备一定的韧 塑性，满足加工、使用要求。薄带在热处理后具备磁性能得到提高，适合在中高频领域应用。

相比较其它主要的制备方法，如化学气相沉积和轧制法，本技术路线具有高 效率、短流程的特点。本项目所制备薄带经过一次喷带直接成形，成分和厚度达 到理想要求，不需要后续的渗硅、冷轧等步骤。由于在制备过程中抑制了高硅钢 有序相的生成，制备的薄带具备较好的塑性，可以弯折、卷取，满足生产工艺卷绕要求。

性能指标：

铁损 1T/400Hz≤9.0W/kg；

铁损 0. 1T/20kHz 耗≤12.0 瓦/公斤；

磁致伸缩系数≤0. 1e-6；

饱和磁感应强度≥1.8 特斯拉；

拉伸强度≥400 兆帕；

塑性延伸率≥0.3%。

市场分析：

1.  高硅钢在电动汽车领域应用前景广阔，需求总量为 600 万吨。

无取向高硅钢，最大的应用在电动汽车的驱动马达上。因为电动汽车电机要

工作在 7000rpm ，频率为 450Hz ，采用 0. 1mm 厚高硅钢，在 1T/450HZ 铁损为6W/kG 。而现在 0.35mm-W250 的无取向硅钢片铁损为 25W/kG。

中国在 2030 年电动汽车保有量会超过 1 亿辆，2040 年或将超过 2 亿辆，相 当于 100 个三峡电站的功率。按每部车驱动电机耗用 30kg 高硅钢来计算，高硅钢在电动汽车领域需求总量为 600 万吨。

2.  高硅钢在家电、能源等领域应用前景广阔，需求量为 60 万吨。

高速电机通常是指转速超过 10000r/min 的电机。因为转速高，体积远小于 功率普通的电机，与原动机相连，取消了传统的减速机构，高速电机转动惯量小 等原因，所以具有电机功率密度高，可以有效的节约材料，传动效率高，噪音小， 动态响应快等优点。高速电机已在空调或冰箱的离心式压缩机等各种场合得到应 用。并将在体积小、重量轻的高速发电机上得到充分的重视。另外，由燃气轮机 驱动的高速发电机体积小，具有较高的机动性，可用于一些重要设施的备用电源， 也可作为独立电源或小型电站，弥补集中式供电的不足，具有重要的实用价值。高硅钢在家电、能源等领域需求量为 30 万吨/年。

3.  有噪声体积诉求的中频变压器等领域，需求量 40 万吨。

在 400Hz~ 10kHz 领域，因为高硅钢比非晶噪声低 25dB ，饱和磁密高 25%，

在舰船、航空电源领域很有前途。

经济效益分析：

1.  直接经济效益

日本 JFE 钢铁公司采用 CVD 渗硅法量产厚度 0.05~0. 1mm ，幅宽为 400mm 高硅钢带，是目前唯一一家量产并商业化供应的公司。由于该产品具有唯一性， 且由于生产工艺复杂、耗时，生产高硅钢薄带成本较高，价格非常昂贵。目前国 外高硅钢薄带的价格高达 20~30 万元/吨。本项目所搭建的高硅钢薄带规模化生 产线，将是国际上首个高硅钢甩带生产线，预计销售价格为 15 万元/吨（产品成 本 10 万元/吨），以年产 1000 吨为例，预计年营销 1.5 亿元，利润 5000 万元，同时节省进口 1~2 亿元。

2.  间接经济效益

由于该高硅钢的应用，可大幅降低铁损，因为电动汽车电机要工作在 7000rpm，频率为 450Hz，目前 0.35mm 无取向硅钢片铁损为 25W/kg，采用 0.03mm 高硅钢铁损降为 9W/kg，因此可节约铁损 16W/kg 。1000 吨高硅钢的应用，总计节约电能 16 兆瓦。

3.  社会效益

日本 JFE 钢铁公司是目前唯一一家量产并商业化供应的公司。由于该产品亦 有广泛的军事用途，属巴统管制目录，严格限制对中国军事应用领域的出口，民 用领域也只是以成品器件形式出口。本项目生产的高硅钢，应用在有噪声诉求的军事设备上无可替代，例如核潜艇等领域，这对我国军事安全具有重要意义。

成果亮点：

1.  具有自主知识产权，研究成果已授权发明专利 1 项，申请 4 项。

2.  成果来源： 自然基金 2 项目、973 项目 2 项等。

3.  技术先进性：国际领先。

成果相关照片：

联系人：姚老师 

电  话：010-62333881 ，13718384597