稀土永磁材料的发展思考

稀土永磁材料的发展思考

周晓庆

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摘要：稀土永磁材料作为用途较为广泛的基础性功能材料，在计算机、汽车、航天等领域得到十分广泛的应用，不仅可以减少能源损耗，还能提高实际使用性能。本文联系稀土永磁材料的产量及消耗量，对稀土永磁材料的制备工艺和应用情况进行细致分析，并从政策利好、碳中和目标、资源丰富等方面入手，对稀土永磁材料行业发展前景进行展望，以供参考。

关键词：稀土永磁材料；制备工艺；应用领域；发展前景

    随着工业事业不断发展，对功能材料使用研究也愈发关注。稀土永磁材料因其体现出的产量丰富、性能优越、工艺成熟等优势，在工业领域得到一定应用与发展。然而受到发展规划不足、应用创新缺乏等因素影响，导致稀土永磁材料应用存在诸多缺陷，需要加强稀土永磁材料发展分析，并结合实际采用有效措施使其在工业领域得到更加深入应用[1]。

1稀土永磁材料产量及消耗量

    稀土永磁材料是将钐、钕混合稀土金属与过渡金属组成的合金，用粉末冶金方法压型烧结，经过磁场充磁后制得的一种磁性材料。稀土永磁材料是现在已知的综合性能最高的一种永磁材料，将其与磁钢材料相比较，永磁材料磁性能要高出磁钢材料100多倍，并且促进了永磁器件朝着小型化发展，实际产品性能也能得到提高。我国作为稀土永磁材料最大生产国和消耗国，近年来稀土永磁材料产量和消耗量都保持稳定增长的趋势。据统计，我国稀土永磁材料产量在2022年达到22.4万吨，同比增长8.2%，预计2023年会增长至26.4万吨，稀土永磁材料2022年消耗量达到17.3万吨，同比增长8.6%，预计2023年消耗量会增长至21.3万吨[2]。

2稀土永磁材料制备工艺与应用情况

2.1制备工艺

    稀土永磁材料制备工艺有：（1）合金熔体快速凝固法。在生产钕铁硼磁体时，可以对合金熔体快速凝固法进行运用。实际操作会先将生产钕铁硼的原料，经过高频电炉使其得到有效熔化，然后喷射到水冷的铜板上进行急冷处理，整个过程会得到厚度约为20的合金带。最后将其磨碎制作成为细粉，加工成需要的磁铁制品。（2）粉末冶金法。运用该项工艺开展稀土永磁材料制备工作，与上述提到的合金熔体快速凝固法相比较，具有投入成本较少、产品磁性能较高的优势。具体操作时要先对原材料进行合金熔炼处理，然后将得到的合金带进行制粉，当其在磁场中成形以后就可以进行高温烧结和热处理，最终得到自己想要的磁体。整个过程要注意钕极容易被氧化，因此在合金熔炼和烧结环节，需要采用抽真空的方法对其实施保护。（3）放电等离子烧结技术。通过这项工艺制备稀土永磁材料，就要在样品内部以等离子体作为导电载体，然后在电场作用下进行定向移动，当完成颗粒交接汇集以后就可以形成高烧结点。相较于粉末冶金工艺，放电等离子烧结过程温度会更低，并且整个工艺流程非常短，针对合金在烧结过程中晶粒长大问题也能有效控制[3]。

2.2应用情况

    现阶段，稀土永磁材料应用主要表现为：（1）电机。作为钕铁硼永磁应用较多的领域，在汽车向小型化、轻量化和高性能化发展背景下，对汽车使用磁体性能也提出更高的要求，将钕铁硼永磁材料运用到其中，就可以节约能源资源和提高磁体性能。现代流行的新能源汽车，在对稀土永磁材料进行应用时，每辆汽车钕铁硼用量约为3.3kg。（2）节能电梯。随着高层建筑不断增多，电梯就成为了高层建筑最大的耗能设备。电梯所采用的曳引机若为传统异步电机，那么相较于永磁同步电机，电梯能耗会增加50%左右。在全面提倡节能环保理念下，高层建筑对永磁同步电机进行应用已是大势所趋，可以取得较好的节能降耗效果。（3）风力发电。在风力发电这一新型产业下，对高磁性能烧结钕铁硼永磁进行运用，不仅可以防止磁体高温失磁情况发生，还能有效应对高温严寒恶劣环境带来的考验。（4）变频空调。针对变频空调的压缩机，是永磁材料的重要下游，现目前使用的磁体主要有铁氧体永磁材料和高性能钕铁硼永磁材料，后者运用可以起到降低温度系数、耐腐蚀能力强等的作用[4]。（5）智能终端配件。常见的有手机扬声器、智能耳机、音圈马达等，将稀土永磁材料运用到其中，就可以使这些智能终端配件拥有更加轻薄的外观和优质的使用性能。（6）医疗器械。由于人体细胞各种元素的原子核都是有核磁矩的，因此在强磁场下可以产生共振。经过现代精密医疗器械对人体组织进行扫描分析以后，就可以及时发现早期微小的病变。不过要取得这一效果，需要有强大磁场系统从旁提供支持，这时候对稀土永磁材料进行运用，就可以促进这些医疗器械朝着小型化、高性能方向发展。

3稀土永磁材料行业发展前景分析

    随着稀土永磁材料在汽车、家电、医疗等领域应用不断深入，稀土永磁材料行业也会拥有更为广阔的发展前景，具体表现为：（1）高性能稀土永磁材料市场需求及份额会进一步扩大。随着《国家创新驱动发展战略纲要》、《十三五国家战略性新兴产业发展规划》、《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》等政策落地实施，我国产业结构也会不断优化升级。特别是针对汽车、3C消费电子、节能家电等产业，有了高性能稀土永磁材料的支持，就可以成为汽车EPS核心部件、3C消费电子设备、节能电梯永磁同步曳引机、机器人高精度伺服电机、航空航天用直流电机等关键组件制作的必要材料，实际运用以后也不再需要额外电能提供外加磁场，所节省的附加材料与空间可以使部件体积和重量变得更小。（2）稀土永磁材料技术沿着高性能和高性价比方向加速发展。在提质、增效、降本趋势下，下游行业能源绿色化、装备轻量化和器件小型化需求日益明显，这时候推动稀土永磁材料朝着高性能和高性价比方向发展，就要将注意力放在晶界扩散技术、生产设备优化升级、表面处理工艺环保高效等上面。比如在表面处理工艺环保高效上面，由于稀土永磁材料具有腐蚀性的缺点，因此要增强材料高磁、耐腐蚀、耐油性等性能，就可以在材料制备过程中引入环保高效处理技术及相关装备，使永磁材料更加贴合用户实际需求

[5]。又如在提高生产自动化水平方面，随着客户对产品一致性和可靠性要求不断提高，继续采用传统工艺进行材料制备就不再适应，这时候就要跟上时代发展潮流，积极引入现代生产、检验等设备，通过不断提高生产设备自动化和智能化水平，有效满足下游客户提出的产品需求。                    

结语：本文是对稀土永磁材料发展的探讨。稀土永磁材料作为现代工业领域最为常用的基础性功能材料，在中国制造2025和全球绿色变革双重推动下，稀土永磁材料也将逐步走向多元化和高端化发展阶段。实践中，需要对稀土永磁材料产量、制备工艺、应用情况等进行细致把握与分析，并跟上时代步伐推动稀土永磁材料行业高效发展，使其在汽车、航天、医疗、计算机等领域发挥出更大的作用。

参考文献：

[1]刘园园.做契合资源禀赋的稀土永磁材料[N].科技日报,2023-05-17(001).

[2]黄伟光,胡贤君,李景芬.稀土永磁材料的发展趋势[J].功能材料与器件学报,2022,28(06):513-517.

[3]何家凤,刘方秀.江苏发展稀土永磁材料产业的战略性思考[J].科技管理研究,2012,32(21):191-194.

[4]张英建,李军,马晓辉,房成,李玉钏.山东稀土产业发展趋势的分析和思考[J]. 稀土信息,2021,(09):124-126.            

[5]施江焕,蓝羽青,李明成,陈杭武.标准化助推稀土永磁材料产业高质量发展的对策建议[J].中国标准化,2023,(05):97-99+125.