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第四节稀土制成品
一、稀土永磁材料
1钐钴稀土永磁材料的开发年表
稀土永磁材料是指稀土金属和过渡族金属形成的合金经一定的工艺制成的永磁材料。
现分为第一代(RECo5)、第二代(RE2TM17)和第三代稀土永磁材料(NdFeB)。
1968年,一些研究人员看到文献报道国外的稀土永磁材料后,自发成立了研究小组开始研究第一代稀土永磁材料。
研究的重点是第一代稀土永磁材料钐钴合金(RECo5)的成份、工艺等对性能的影响。
1969年,成份为64%的Co-Sm合金,用粉末冶金工艺得到Br=9590G,bHc=8400Oe,iHc=12100Oe,(BH)max=21.7MGOe的磁性。
1971年9月,由当时的冶金部军工办组织成立了"会战小组"。
成员有北京钢铁研究总院、包头冶金研究所、武汉冶金研究所等单位。
经过几年的研究,制得了SmCo5、SmPrCo5、Ce(CoCuFe)等合金,并且很快在航天和雷达等多项军事工程中得到了应用。
此时我国用粉末冶金工艺制备钐钴合金系列已经比较成熟。
与此同时,北京大学、吉林大学、北京钢铁学院、东北工学院及沈阳金属研究所等一些高等院校和科研单位也开展了相应的基础理论研究工作。
1974年,制备的PrCo5磁体得到(BH)max=26MGOe的高磁性。
1975年,制备的(SmPr)Co5磁体得到(BH)max=25.7MGOe的高磁性。
研究了还原扩散法制备钐钴永磁合金粉,1980年该项目在上海跃龙化工厂得到推广并至今一直在生产。
1976年,制备的(MMSm)Co5磁体得到(BH)max=22.8MGOe的高磁性。
同年开始研究第二代稀土永磁材料(RE2Co17)。
1978年,用液相烧结制备的磁体,磁性能为:
Br=11000G,bHc=6100Oe,iHc=12100Oe,(BH)max=31MGOe,最大磁能积已达到国际先进水平。
用还原扩散法制备的(RE2Co17)粉末,经烧结后制备的磁体的最大磁能积达到29MGOe。
经过几年的研究,一些单位取得了可观的科研结果。
1978年,全国科学大会上获得全国科学大会奖的项目有:
北京钢铁研究总院的"稀土永磁材料工艺的研究"和"稀土钴永磁材料测量技术"、北京有色金属研究总院的"稀土钴永磁合金材料的研制和应用"、西南应用磁学研究所的"YX-24型高性能钐镨钴永磁合金"和首钢总公司冶金研究院的"高性能稀土钴永磁材料Ce(CoCuFe)5的研究"等。
1979年,孙天铎、徐来自、宋后定3人参加了在日本召开的"第四届稀土钴永磁体及其应用国际会议",并提交了论文。
这是我国稀土永磁学者第一次参加稀土永磁专业国际会议。
在随后的历届会议和其他的国际会议上,我国稀土永磁学者发表了大量的论文。
1980年,北京钢铁研究总院李东等人首先开发研究的中重稀土金属的低温度系数的RE2TM17系列合金得到了世界的认可。
20世纪70年代后期,为满足市场需求,在北京钢铁研究总院、北京有色冶金研究总院、四川绵阳西南应用磁学研究所及包头冶金研究所等单位分别建立了小型生产线,生产能力达到年产几吨的水平。
其产品主要满足军工需要。
钐钴稀土永磁材料主要应用在较高使用温度的环境下。
当时已广泛用在如风云气象卫星、718工程、09工程等重大项目中。
1981年,杨应昌院士等人首先开发研究了RE1TM12系列合金,随后得到了系列研究成果,得到了世界学术界的公认。
1983年9月,由中国稀土学会组织的"第七届稀土钴永磁体及其应用国际会议"在北京召开。
这标志我国稀土永磁材料的研究从此已得到国外同行的认可,并占有极为重要的地位。
目前,虽然钕铁硼磁体发展很快,价格不断降低,但是钐钴磁体仍有应用市场,主要应用在国防军工方面,2003年钐钴磁体的产量为200吨。
2烧结钕铁硼永磁材料的开发年表
1983年,北京钢铁研究总院在美国代顿大学作访问学者的李东博士将日本佐川真人的第一篇钕铁硼论文的内容告诉了北京钢铁研究总院,随后北京钢铁研究总院将此信息通报有关单位。
从此,我国开始了钕铁硼永磁材料的研究和生产高潮,至今不衰。
1984年1月,北京钢铁研究总院制得最大磁能积为36MGOe的钕铁硼永磁体,3个月后达到40.3MGOe。
1989年3月,北京钢铁研究总院制得最大磁能积为49MGOe的钕铁硼永磁体。
同年,北京钢铁研究总院、包头稀土研究院、东北工学院、北京科技大学等单位的钕铁硼永磁材料的研究项目"新型稀土永磁材料及其制造工艺"获得国家科技进步一等奖。
1990年,包头稀土研究院谢宏祖等人得到(BH)max=52.2MGOe的钕铁硼永磁体,为当时世界最高性能。
同年,由周寿增等人编写的《稀土永磁材料及应用》一书出版。
20世纪90年代开始,国内许多单位开始建立钕铁硼永磁材料生产线。
高峰时期,我国钕铁硼永磁材料生产厂家多达近200家。
其中绝大多数厂家技术落后,产量小,磁体性能低。
属于低水平的重复建厂,造成了财力、物力、人力、资源等的浪费。
这是应当引以为鉴的。
按地域划分,现在钕铁硼永磁材料的生产主要集中在宁波、北京、天津、烟台、包头、太原及周边地区等地。
其他省市也有,如广东、辽宁、吉林、宁夏、四川、甘肃、上海等。
在此期间,钕铁硼永磁材料的研究和生产已经成熟并得到飞速发展。
1992年,中科院三环公司购买了日本住友特殊金属公司和美国通用汽车公司的钕铁硼永磁材料的生产和销售许可证(既通常所说的"购买了专利")。
并先后在天津、宁波、北京和肇庆等地合资建成公司,成为我国最大的钕铁硼永磁材料生产集团。
1995年,以中科院三环公司为主的中方投资集团与国外公司一起收购了美国通用汽车公司的磁体厂。
此厂主要生产粘结钕铁硼磁体用的磁粉。
1996年,包头稀土研究院谢宏祖等人完成了47MGOe磁能积的钕铁硼永磁体较大批量生产项目。
为美国科学家丁肇中教授领导的宇航空间站探测反物质试验(α-质谱仪)提供了高性能磁体。
1998年,在北京召开了"中国磁体98"国际会议。
1999年,由周寿增等人编写的《超强永磁体》一书出版。
2000年3月,北京京磁公司购买了日本住友特殊金属公司和美国通用汽车公司的钕铁硼永磁材料的生产和销售许可证。
同年9月,北京清华银纳公司购买了日本住友特殊金属公司和美国通用汽车公司的钕铁硼永磁材料的生产和销售许可证。
同年10月,在浙江杭州召开了"'2000中国磁体工业"国际会议。
2001年3月,宁波韵升公司购买了日本住友特殊金属公司和美国通用汽车公司的钕铁硼永磁材料的生产和销售许可证。
同年10月,在山西太原召开"21世纪中国钕铁硼磁体发展研讨会"的国际会议。
国际会议在我国连续召开,标志着我国稀土永磁材料的科研、生产和市场都已经在世界范围内占有了举足轻重的地位。
2002年,我国烧结钕铁硼永磁材料的年产量已达到9000吨,超过日本成为世界第一大钕铁硼永磁材料生产国。
但在性能和售价上与国外相比还有一段距离。
目前,我国稀土永磁材料生产能力超过1000吨的单位已有近10家。
3粘结钕铁硼永磁材料的开发年表
1986年,北京钢铁研究总院在开发非晶金属软磁材料技术的基础上,制备钕铁硼粉末及粘结稀土永磁体技术的研究。
在实验室小型快淬炉的基础上,开始研制半工业用的真空快淬设备。
1988年,得到真空快淬钕铁硼鳞片的性能为Br=8000G,iHc=14000Oe,(BH)max=15MGOe。
粘结磁体为:
Br=7200G,iHc=10000Oe,(BH)max=10.7MGOe。
1990年制成了工业用真空快淬试验样机。
目前较大的粘结稀土永磁生产厂家有四川成都银河磁体股份有限公司、北京安泰科技股份有限公司及其他一些公司。
所用的磁粉由天津麦格昆奇公司供应。
4我国稀土永磁产业状况
钕铁硼材料作为稀土材料最重要的应用领域之一,是支撑现代电子信息产业的重要基础材料之一,与人们的生活息息相关。
随着计算机、移动电话、汽车电话等通讯设备的普及和节能汽车的高速发展,世界对高性能稀土永磁材料的需求量迅速增长。
1998年世界钕铁硼(包括烧结磁体和粘结磁体)的产量已达11300吨,近年来年增长率均保持在30%以上。
稀土永磁材料发展之快令人瞩目。
我国钕铁硼磁体产业基于原料、人才和劳动力的优势,1984年以来取得了长足的发展。
1984年我国烧结钕铁硼磁体总产量尚不足2吨,1985年则达到10吨,1989年已达到120吨,1992年达到490吨,超过当年美国的产量(380吨),位居世界第二。
1996年全球烧结钕铁硼产量6250吨,我国烧结钕铁硼磁体产量达到2600吨,占世界总产量的29%;2000年,全球烧结钕铁硼产量为13940吨,我国的产量为6500吨,占世界总产量的47%。
2001年我国稀土永磁体生产量达8650吨,其中烧结钕铁硼磁体8000吨,粘结钕铁硼磁体500吨,钐钴磁体150吨。
2002年,全球烧结钕铁硼产量为17300吨,我国烧结钕铁硼磁体产量为9000吨,粘结钕铁硼磁体为1000吨,占世界总产量的58%。
产值30多亿元,出口创汇2亿多美元,消费稀土2740吨(REO)。
从1996~2002年的7年间,我国烧结钕铁硼磁体销售总额达90亿人民币,出口创汇6.7亿美元。
2003年稀土磁体产量15200吨,其中烧结钕铁硼产量13700吨,粘结钕铁硼产量1300吨,钐钴磁体产量200吨。
目前,我国稀土永磁产业已有相当的基础,全国烧结钕铁硼永磁材料厂家有130余家,较大的厂家有60家,集中在山西与沪杭地区和京津地区,形成了中国三角鼎立的稀土永磁产业格局。
2003年我国烧结钕铁硼磁体生产能力达到2.2万吨,其生产能力达到千吨的厂家有北京中科三环高科技股份公司、宁波韵升强磁材料有限公司、北京恒磁科技有限公司、北京安泰科技股份有限公司、上海洛克磁业有限公司、横店集团稀土永磁材料总厂、通力实业发展有限公司等7家公司。
中科院三环公司于1993年购买了日本住友公司和美国通用汽车公司的专利许可权,钕铁硼产品销往全球各地。
涉足钕铁硼的上市公司有中科三环、宁波韵升、安泰科技、津滨发展、首钢股份和太原刚玉等。
其上市公司中科三环是目前我国最大的稀土永磁企业集团,其生产能力与产量占全国的1/4。
内蒙古包头市依靠资源优势和干燥气候条件,正在形成大规模、高档次钕铁硼材料的重要基地。
2001年12月,宁波韵升强磁材料有限公司在包头高新技术产业开发区设立包头韵升强磁材料有限公司,计划生产能力将达到3500吨,2003年钕铁硼永磁材料生产能力已达1500吨,已能生产吨级磁能积高达398kJ/m3的钕铁硼。
2002年10月,日本昭和电工公司与包钢稀土高科、日本东海贸易、中国冶金进出口公司共同投资组建包头昭和稀土高科新材料有限公司,生产钕铁硼合金,计划年生产能力5000吨。
第一期年产1000吨钕铁硼合金生产线已于2003年12月竣工投产。
我国主要钕铁硼永磁材料生产厂家列于表3。
此外,从事于磁性材料生产的外资企业几乎已全部在中国建厂,台湾30多个磁性材料生产企业已经搬到广东。
外资正在逐步渗透到我国钕铁硼产业中来。
日本精工爱普生公司已将其粘结钕铁硼生产线全部转移到上海;美国MQI公司在天津建立了比其本土规模更大的生产基地,生产中心正逐渐向中国转移;日本住友特殊金属公司在东莞成立了加工中心,相信下一步它也会将一部分生产能力转移到中国;日本昭和电工公司已在内蒙古包头建立合资公司,生产钕铁硼合金。
一些相关行业也纷纷到我国设厂,如Motorola、NOKIA移动电话公司、BELL、LUCHUN通讯公司、大众、福特、通用等汽车公司、IBM、DELL、COMPAC等电脑公司,他们的政策是就近配套。
市场需求促进了我国钕铁硼产业的快速发展。
随着国内外市场对烧结钕铁硼磁体需求量的日益增长,推动了钕铁硼磁体的生产能力及产量的高速发展。
据不完全统计,20世纪90年代以来,我国烧结钕铁硼磁体的生产能力得到超速发展。
表1列出了1990~2003年我国烧结钕铁
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