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稀土永磁材料（釹鐵硼）是如何構筑制造業基石的？

發布時間：2023年7月5日 | 文章來源：電機行業觀察 | 瀏覽次數：1,569 | 訪問原文
在現代工業中，電機無處不在，從電梯、空調、新能源車到智能制造機器人，電機在分秒不停地運轉，將電能轉化為機械能。然而，電機內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、綠色節能等優勢。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，它能夠在工業電機中形成強大而穩定的磁場，取代傳統電機的勵磁線圈。
采用永磁電機能夠帶來什么好處呢？首先，它比傳統電機節能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的漫漫征途。
“吸鐵石”之威，激蕩電機市場之浪潮
稀土，這種元素似乎并不起眼，卻是當今現代工業中不可或缺的“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，稀土永磁材料已經成為工業界的明星產品，其產值已經占到整個稀土產業產值的70%以上。其中，釹鐵硼是其核心產品，而其應用領域則遍及新能源汽車、風力發電、節能環保等新興產業。伴隨著“雙碳”戰略的背景下，工業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。隨著現代制造業的快速發展，伺服電機等高精度設備的需求也愈發迫切。而傳統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，實現高精度控制，并滿足節能減排的要求。正是這些高性能、高精度的設備，才能夠使得現代制造業更加智能化、高效化，從而提高整個經濟的生產力。
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釹鐵硼磁體的基礎材料，決定著磁性強度及性能優劣。這些基礎材料的品質十分關鍵，直接關系到各種現代科技設備的性能和質量。衛星通訊、磁懸浮列車、醫療磁共振、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業集群，已經成為支撐國民經濟發展的重要基礎原材料工業。
可以說，稀土永磁材料已經成為現代制造業中不可或缺的“鋼鐵”。它的作用遠不止于此，稀土永磁材料在現代工業中的廣泛應用，不僅體現了其重要性，更凸顯了其獨特的優勢。稀土永磁材料因其磁性強、溫度穩定性好、能耗低等優點，被廣泛應用于航空、汽車、電子、新能源等領域。其中，新能源領域對稀土永磁材料的需求更是迫切，尤其是在電機領域，其需求量不斷增長。
隨著新興產業的發展，工業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，而且在工業生產過程中還能帶來更多的節能減排效益，這與國家號召的綠色制造戰略不謀而合。
然而，稀土永磁材料的生產和應用也面臨著一些挑戰。由于稀土元素在自然界中分布不均，稀土永磁材料的產業鏈條相對較長，從稀土采礦、提取到加工制造，每個環節都需要大量的能源投入和環境保護。同時，稀土永磁材料的供給不穩定，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業的可持續發展，需要進一步加強技術研發和創新，探索替代材料和新技術，降低能耗和環境污染，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業的健康發展。
總之，稀土永磁材料作為現代工業的“維生素”，在工業生產中具有不可替代的重要作用。未來，我們需要加強技術創新和可持續發展，以確保稀土永磁材料在新興產業中發揮更大的作用，為推動經濟發展和環境保護做出更大的貢獻。
智能制造賦予高性能磁材以靈魂
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代工業中發揮著越來越重要的作用。釹鐵硼永磁材料的晶體結構早在熔煉環節就已經形成，成型后也要經過燒結實現致密化，才能被加工成各種形狀，在充磁后產生強大磁場。但是，要讓這種材料表現出最大的磁性，需要將其潛能發揮到極致。這就需要在生產過程中，為材料‘賦予靈魂’。
那么，如何在生產中實現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，在最終的產品中，我們可以看到釹鐵硼材料所表現出的最大磁性。但是，傳統的生產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。這個過程不僅費時費力，而且也容易產生不穩定的因素。
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運系統，實現了釹鐵硼生產成型和燒結一體化。這種高連續化、自動化、智能化的產線，不僅大大提高了生產效率，也保證了產品質量的穩定性。在產線數據方面，不是階段性或區域性采集，而是全流程采集。這種全流程采集不僅為數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周轉，從而更好地提高生產效率。
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，行業內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年代發明以來，已經過去了將近四十年。在這段時間里，這項技術正處于大規模應用而方興未艾的發展階段。新能源和節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展是一項至關重要的任務，它們將為未來的可持續發展提供不竭動力。
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