稀土永磁材料（釹鐵硼）是如何構筑制造業(yè)基石的？
發(fā)布時間：2023年7月5日 |
文章來源：電機行業(yè)觀察 |
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在現(xiàn)代工業(yè)中，電機無處不在，從電梯、空調(diào)、新能源車到智能制造機器人，電機在分秒不停地運轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)化為機械能。然而，電機內(nèi)部那看不見也摸不著的磁場才是電機搏動的奧秘所在。
那么，如何讓電機產(chǎn)生足夠強大的磁場呢？或許稀土永磁體是最佳選擇，它具有精準控制、綠色節(jié)能等優(yōu)勢。你還記得小時候玩的吸鐵石嗎？那也是一種永磁材料，但稀土永磁材料的磁性能要高出許多，即便很小的一塊也能具備極強的磁場。因此，它能夠在工業(yè)電機中形成強大而穩(wěn)定的磁場，取代傳統(tǒng)電機的勵磁線圈。
采用永磁電機能夠帶來什么好處呢？首先，它比傳統(tǒng)電機節(jié)能30%以上，其次，它能夠滿足智能制造對電機高精度的要求。正因為如此，有時候我們也稱永磁電機為“革命性的產(chǎn)品”。如今，隨著永磁材料需求的大量上升，大批高性能的“吸鐵石”正在走向賦能制造業(yè)的漫漫征途。
稀土，這種元素似乎并不起眼，卻是當今現(xiàn)代工業(yè)中不可或缺的“維生素”。稀土永磁材料，作為其中最重要的功能材料之一，被譽為“點石成金”的主要路徑。當前，稀土永磁材料已經(jīng)成為工業(yè)界的明星產(chǎn)品，其產(chǎn)值已經(jīng)占到整個稀土產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值的70%以上。其中，釹鐵硼是其核心產(chǎn)品，而其應用領域則遍及新能源汽車、風力發(fā)電、節(jié)能環(huán)保等新興產(chǎn)業(yè)。伴隨著“雙碳”戰(zhàn)略的背景下，工業(yè)永磁電機將成為未來高性能釹鐵硼永磁材料需求的主要場所。
然而，稀土永磁材料的重要性并不僅僅在于此。隨著現(xiàn)代制造業(yè)的快速發(fā)展，伺服電機等高精度設備的需求也愈發(fā)迫切。而傳統(tǒng)電機很難達到這些設備對精度的嚴格要求。但是，裝載了高性能釹鐵硼永磁材料的伺服電機卻能輕松應對，實現(xiàn)高精度控制，并滿足節(jié)能減排的要求。正是這些高性能、高精度的設備，才能夠使得現(xiàn)代制造業(yè)更加智能化、高效化，從而提高整個經(jīng)濟的生產(chǎn)力。
當然，要想制造出高性能、高精度的設備，離不開稀土永磁材料的支持。稀土永磁釹鐵硼速凝合金薄片是生產(chǎn)釹鐵硼磁體的基礎材料，決定著磁性強度及性能優(yōu)劣。這些基礎材料的品質(zhì)十分關鍵，直接關系到各種現(xiàn)代科技設備的性能和質(zhì)量。衛(wèi)星通訊、磁懸浮列車、醫(yī)療磁共振、手機等都需要用到釹鐵硼磁體，因此稀土永磁材料所屬的先進材料產(chǎn)業(yè)集群，已經(jīng)成為支撐國民經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎原材料工業(yè)。
可以說，稀土永磁材料已經(jīng)成為現(xiàn)代制造業(yè)中不可或缺的“鋼鐵”。它的作用遠不止于此，稀土永磁材料在現(xiàn)代工業(yè)中的廣泛應用，不僅體現(xiàn)了其重要性，更凸顯了其獨特的優(yōu)勢。稀土永磁材料因其磁性強、溫度穩(wěn)定性好、能耗低等優(yōu)點，被廣泛應用于航空、汽車、電子、新能源等領域。其中，新能源領域?qū)ο⊥劣来挪牧系男枨蟾瞧惹校绕涫窃陔姍C領域，其需求量不斷增長。
隨著新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，工業(yè)永磁電機已成為未來高性能釹鐵硼永磁材料需求主場。這些高性能永磁電機不僅具有高能效、高精度、高可靠性等特點，而且在工業(yè)生產(chǎn)過程中還能帶來更多的節(jié)能減排效益，這與國家號召的綠色制造戰(zhàn)略不謀而合。
然而，稀土永磁材料的生產(chǎn)和應用也面臨著一些挑戰(zhàn)。由于稀土元素在自然界中分布不均，稀土永磁材料的產(chǎn)業(yè)鏈條相對較長，從稀土采礦、提取到加工制造，每個環(huán)節(jié)都需要大量的能源投入和環(huán)境保護。同時，稀土永磁材料的供給不穩(wěn)定，市場價格波動大，這也限制了其應用范圍和市場競爭力。
因此，為了促進稀土永磁材料產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，需要進一步加強技術研發(fā)和創(chuàng)新，探索替代材料和新技術，降低能耗和環(huán)境污染，提高稀土資源利用效率，同時加強國際合作，共同推進稀土永磁材料產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。
總之，稀土永磁材料作為現(xiàn)代工業(yè)的“維生素”，在工業(yè)生產(chǎn)中具有不可替代的重要作用。未來，我們需要加強技術創(chuàng)新和可持續(xù)發(fā)展，以確保稀土永磁材料在新興產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮更大的作用，為推動經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護做出更大的貢獻。
揭開熔煉爐儲料罐，釹鐵硼合金甩帶片閃著亮晶晶的金屬光澤，看似尋常卻獨具潛能。這種獨特的材料在現(xiàn)代工業(yè)中發(fā)揮著越來越重要的作用。釹鐵硼永磁材料的晶體結(jié)構早在熔煉環(huán)節(jié)就已經(jīng)形成，成型后也要經(jīng)過燒結(jié)實現(xiàn)致密化，才能被加工成各種形狀，在充磁后產(chǎn)生強大磁場。但是，要讓這種材料表現(xiàn)出最大的磁性，需要將其潛能發(fā)揮到極致。這就需要在生產(chǎn)過程中，為材料‘賦予靈魂’。
那么，如何在生產(chǎn)中實現(xiàn)釹鐵硼材料的最大化潛能？通過取向成型，我們可以通過加載取向磁場，對粉末顆粒的易磁化方向進行排列，使其與磁體最終充磁方向一致。這樣，在最終的產(chǎn)品中，我們可以看到釹鐵硼材料所表現(xiàn)出的最大磁性。但是，傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式需要引入人工對其真空包裝，完成等靜壓操作才能進行燒結(jié)。這個過程不僅費時費力，而且也容易產(chǎn)生不穩(wěn)定的因素。
為了解決這個問題，晟源公司引入了全自動磁場取向成型壓機和坯料轉(zhuǎn)運系統(tǒng)，實現(xiàn)了釹鐵硼生產(chǎn)成型和燒結(jié)一體化。這種高連續(xù)化、自動化、智能化的產(chǎn)線，不僅大大提高了生產(chǎn)效率，也保證了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。在產(chǎn)線數(shù)據(jù)方面，不是階段性或區(qū)域性采集，而是全流程采集。這種全流程采集不僅為數(shù)字化和智能化提供了重要基礎，還可以使工藝流程得到連續(xù)周轉(zhuǎn)，從而更好地提高生產(chǎn)效率。
永磁材料，這個小小的材料卻有著巨大的能量。它們以海綿的形態(tài)存在于我們的生活之中，而磁能積和矯頑力則是它們最核心的兩項指標。就像把一塊海綿放入水中，海綿吸水的多少就如同磁能積，將水擠干的難易程度則相當于矯頑力。而高磁能積和高矯頑力則分別代表了強大的磁性能和抗退磁能力，這也是永磁材料能否冠以“高性能”的關鍵所在。
公開資料顯示，永磁同步磁阻電機中，稀土永磁體占到整個電機原材料成本的50%左右，每臺新能源汽車的驅(qū)動電機一般需要2-3.5kg的高性能釹鐵硼永磁材料。這意味著，新能源汽車的普及將大大提高對稀土永磁材料的需求。然而，行業(yè)內(nèi)的先進技術目前僅可以減少永磁電機里鏑、鋱等中重稀土的添加量，無法完全替代稀土。因此，稀土永磁材料在新能源汽車領域的地位無可替代。
釹鐵硼稀土永磁技術自20世紀80年代發(fā)明以來，已經(jīng)過去了將近四十年。在這段時間里，這項技術正處于大規(guī)模應用而方興未艾的發(fā)展階段。新能源和節(jié)能減排是人類努力的方向，也是星辰大海。而釹鐵硼永磁材料正是這一方向的重要支撐，它們在新能源汽車、風力發(fā)電、磁懸浮列車等領域得到了廣泛應用。因此，永磁材料的研究和發(fā)展是一項至關重要的任務，它們將為未來的可持續(xù)發(fā)展提供不竭動力。
