釹磁鐵,當代‘永磁之王’,成為近日熱議的主角。
那是因為在美國的指揮下,宣布不限制主要從中國進口的釹磁鐵。
理由中提到,去年從美國進口的燒結釹磁體,75%是中國生產的。(燒結,即將粉末轉化為致密體,是主流的制造工藝)
時間引發熱議。盡管網民們已經習慣了這種‘雙標’操作,但他們還是很反感:
怎么能說卡脖子的可能性這么新鮮,這么受歡迎?
事實上,作為手機、汽車甚至導彈、戰斗機上不可或缺的動力材料,美國最早參與了R&D,甚至在90年代,它還一度是這個產業鏈上的第二個領導者(第一個是日本)。
但是現在,美國沒有大型制造企業。這是怎么回事?
什么是‘現代永磁之王’釹磁鐵?
首先,我們得從主角釹磁鐵說起。
說到磁鐵,相信很多人都很熟悉,但不為大多數人所知的是,它幾乎存在于一切事物中。尤其是能長時間保持磁性的永磁體。
從我們日常使用的智能手機和音響到電動汽車和紅外制導導彈,永磁體已經成為大多數動力系統中不可或缺的一部分。
前陣子美國發現F-35戰機的發動機使用了中國制造的合金磁鐵,不得不暫停交付。
其中,釹磁鐵又稱釹鐵硼合金,是目前世界上最強的永磁材料,可以吸引比自身重1000倍的物體,有‘現代永磁之王’的美譽。
而且體積小,重量輕,能量密度高,穩定性強。它能以更低的成本產生更多的單位功率,受到了業界的青睞。其主要應用領域包括:汽車、風力發電、智能手機、機器人、電腦硬盤、軍事裝備等。
來源:宏觀波羅智庫
2019年,與其他永磁材料相比,市場份額高達65.8%。隨著清潔能源轉型的推進,這一趨勢將更加突出。
報告顯示,未來十年,假設沒有重大技術突破,僅電動汽車和風力發電機行業就將帶動80%的高性能釹磁體需求,兩個行業的需求將增長400%。
其中電動汽車是典型。
首先,汽車行業本身是釹磁鐵的最大需求者,占2019年總需求的49.3%。(其中燃油車占37.5%)
數據來源:宏觀波羅智庫,數據來源:華寶證券
而電動汽車所需要的釹磁鐵比燃油汽車要高出10倍以上。在未來,電動汽車的逐漸普及幾乎是可以預見的。
因此,電動汽車對釹磁鐵的需求將呈現爆發式增長。根據華寶證券的數據,2019年至2025年,電動汽車對磁鐵的需求預計將增長600%,超過3.5萬噸。
目前全球只有十幾家公司(中國有八家)有能力給特斯拉等汽車公司提供相應的產品和質量。
擁有如此重要的釹磁鐵和可預見的爆炸性需求,就不難理解美國的這一舉動了。
但是,如果縱觀釹磁鐵的整個發展過程,美國曾經在產業鏈上有著舉足輕重的地位。
美國已經自愿放棄釹磁鐵工業。
上世紀80年代,美國通用汽車公司和日本住友幾乎同時開發出釹鐵硼化合物。一經推出,大家都驚嘆其威力,并打算將其推向更多應用。
但不同的是,兩家公司采用了不同的流程。美國堅持使用粘結釹磁體,日本采用燒結技術。
當時粘接工藝應用廣泛,價格低廉;但是燒結可以產生非常強勁的動力,所以在業內比較受歡迎。
現在燒結釹磁鐵已經成為最全面的材料,前面提到的應用場景基本都采用這種工藝。
因為不被業界看好,通用汽車在1995年將其磁鐵子公司賣給了一個由中國公司組成的財團;2001年,美國所有的生產線
從這張圖可以看出,20世紀80年代,美國釹磁體產量最高,占25%,位居世界第二。
此時,中國已經解決了規?;a的問題。2000年后,正式超過日本,成為世界最大的釹磁鐵生產國。
眾所周知,中國稀土資源豐富。資源等優勢使得我國稀土永磁材料的研究和生產在過去幾十年里發展迅速。
2000年代中期,中國占全球釹磁體產量的近80%。
經過20多年的發展,中國現在幾乎占據了整個稀土永磁產業鏈。擁有近60%的開采量,85%以上的加工能力,產量占90%以上。
在國內產業鏈中,上游稀土開發集中在內蒙古、四川、江西等地,制造業集中在浙江。代表有中科三環、金立永磁、正海磁材等。
其中,中科三環隸屬于中科院,是國內最大的燒結釹磁體生產企業。2022年公司燒結釹鐵硼產能2萬噸,今年計劃繼續擴產1萬噸。
金立永磁毛坯產能已達23000噸,生產線還在進一步擴建中。
相比之下,美國的釹鐵硼制造卻十分冷清。美國至今沒有一家大型企業有釹鐵硼制造業務,對釹鐵硼磁體的依賴非常嚴重。
在進口的釹磁鐵總量中,75%來自中國,9%來自日本,5%來自菲律賓,4%來自德國。
這使得海外企業在使用釹磁鐵時非常謹慎。
例如,美國能源局的一份研究報告指出,特斯拉最初沒有選擇永磁電機技術路線,是因為擔心供應鏈問題。
但是,制造業的主導地位并不意味著中國稀土永磁產業已經形成了絕對的長期優勢。
因為在專利技術方面,中國很多企業還是從日本獲得授權的。
日立金屬公司在全球持有燒結釹鐵硼專利600多項,幾乎壟斷了從釹鐵硼成分到燒結生產全過程的專利。
目前,日立金屬在中國只授權了8家企業高端燒結技術,包括上面提到的中科三環和正海磁材。
這意味著中國只有4%的稀土永磁企業能夠生產高性能磁體。其他企業大多只能生產低端產品,一定程度上會導致產能過剩。
根據2018年的數據,中國生產的近16萬噸釹磁體中,只有15%被認為是高性能磁體。
根據截至2018年的統計數據,中國生產了全球87%的釹磁體,但高性能類型占總數的48%,其余來自日本和德國。
還有一點
盡管R&D起步落后于歐美和日本,但中國一直在追趕稀土永磁體的R&D。
還有一個有趣的事情,——。
1983年,日本住友商事株式會社的Hideo Kim教授宣布,他們發明了第三代稀土永磁材料,磁能體積高達36MGOe,即釹磁體。
當時,中國的材料科學家謝宏祖問道:
老師,釹和鐵是純的。還有哪些元素?
金秀福教授笑而不語。
最后,答案Nd2Fe14B在美國物理學會第29屆磁學和磁性材料年會上揭曉。
之后是中國科學家讓金秀福帶領團隊在低氧技術實驗室研制出最大磁能體積為52.2MGOe的釹鐵硼永磁材料,達到當年世界最高水平。
1994年,丁肇中院士為美國宇航局尋找高性能磁體時,選擇了謝宏祖發明的永磁材料。
著名稀土永磁專家謝宏祖
據了解,謝宏祖曾獲國家科技進步一等獎、國家發明獎三等獎、國家七五計劃優秀個人獎。他還被評為“中國優秀中青年專家”
熱搜上的釹磁體 憑啥讓美國擔心卡脖子?漫乘虛而入山遍一瀉千里野人生道路雖很曲折,卻很美麗。只要你細心觀看,就能飽嘗沿途美景。43. Our class came up with the idea to make better use of used materials.(2016. 北京)238.借問酒家何處有,牧童遙指杏花村?!肚迕鳌?nbsp; 輞川圖上看春暮,常記高人右丞句。作個歸期天定許,春衫猶是,小蠻針線,曾濕西湖雨。242王建:新嫁娘稀土,電動汽車,產業鏈,通用汽車,稀土永磁Although the popular belief is that…, a current (new / recent) study (survey / poll / investigation) indicates (shows / demonstrates) that… |