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制作符合资源禀赋的稀土永磁材料——中国钢铁研发新型砖磁材料纪录片

科技日报记者 刘园园。制作资源

说到稀土永磁材料,符合发新很多人会觉得奇怪。禀赋

事实上,土永铁研此时此刻,磁材磁材你可能会把它握在手中:手机的料中料纪录片变焦镜头通过微型电机运行,其中有几种小型稀土永磁材料。国钢

稀土永磁不仅是型砖手机,也是制作资源战略性新兴产业的关键功能材料。在江西赣州,符合发新世界上第一列采用永磁磁浮技术的禀赋“兴国号”列车正穿梭于革命老区兴国县,其中采用了一种新型稀土永磁材料——砖磁体。土永铁研

多年来,磁材磁材中国工程院院士、料中料纪录片中国钢铁研究技术集团有限公司(以下简称中国钢铁研究)副总工程师李伟研究团队率先取得突破,国钢成功实现产业化。

稀土不能变成“土”。

说到稀土永磁,它不能绕过它的原料——稀土。自20世纪80年代以来,李伟多次调查中国北方稀土矿,解决稀土资源平衡利用问题。

原来稀土就像“多胞胎”,有17种元素,但不同元素的丰度却大不相同。举例来说,在我国白云鄂博共同生产的稀土矿中,大约有50%的元素,大约25%的元素,大约21%的元素。

然而,市场上的主要稀土永磁材料是钕磁体。这种磁体最早是在国外成功开发的,需要在稀土中使用大量稀缺的钕和钯,但高含量的钕和钯很难派上用场。

“剩下的稀土元素大部分都没有充分利用,堆积在那里,稀土真的变成了‘土’。“李伟伤心地说,稀土是一种战略性的稀缺矿产资源。如果能有效利用储量丰富的镁,中国的稀土资源量将翻一番。

针对这一现实困境,2006年,李伟下定决心带领团队开展稀土永磁材料中最丰富的砖元素的研发工作。

事实上,自20世纪80年代钕磁体问世以来,一些人一直试图在其中添加苯元素。多年过去了,却一直没有成功。

钕磁体中,钕、铁、硼三种原子的数量比例依次为2∶14∶1。该研究小组希望逐步取代钕原子。但是他的脾气真的很头疼。研究小组成员朱明刚解释说,从磁学的角度来看,本征的本征磁性要弱得多。此前的研究表明,添加了一种通常会导致磁性下降的元素,因此不适合永磁体的生产。

“在过去,稀土永磁领域通常被认为是有害的,而添加了一种会对稀土永磁材料产生副作用的方法。李伟告诉《科技日报》,“如何把‘有害’变成‘有用’?”这就是我们要克服的问题。”。

啃下原来的“硬骨头”。

没有经验可循,只能埋头啃这块“硬骨头”。

研究小组反复建模、实验和分析了钕磁体研发中的瓶颈,探索了钕铁硼材料中添加的制备技术,并试图通过各种方法改善其微组织结构。同时,他们每周都会召开讨论会,分析实验结果。

经过无数次实验,研究团队终于在2010年的一次研讨会上迎来了重大转机。“在分析了当时的许多实验结果后,我们发现,当有一个特殊的结构时,它显示出显著提高的综合性能。“李伟还记得那次讨论会。

新的发现鼓舞了团队成员。李伟给大家泼了一盆冷水:“只有一个实验结果不好,重复实验,真正理解这种结构背后的规律。”。

经过一年多的艰苦实验和探索,研究团队实现了实验的稳定重复,真正克服了新型的关键制备技术。2011年至2012年,中国钢铁研究院在中国申请了发明专利,并在美国和德国获得了发明专利授权。

近年来,李伟的研究团队逐渐深化了对砖磁体的研究。随着技术的突破和创新,性能不断提高。稀土元素在材料中的比例也从零一步步上升到60%以上。比例越高,难度越大。这是研究团队目前正在攻关的目标,使其占材料稀土元素消耗量的80%甚至100%,性能良好。

“国内第一代和第二代稀土永磁材料的研发属于“跟进”。但是,我们拥有完全独立的知识产权,是中国人的原创。中国钢铁研究总经理李波自豪地说。

从实验室到生产线。

“以应用为主,边研究边应用,不能让研究成果躺在那里。李伟多次向团队强调。

现实是“骨感”:从实验室样品到生产线上的商品,科研成果的转化并不容易。起初,许多企业主动上门,但他们都退缩了。其中一个原因是不太可能在永磁材料中大量替代钕。

研究团队迎难而上,使其真正发挥其应用价值。他们主动与生产企业协商合作,推荐这种新型稀土永磁材料。

功夫不负有心人。2013年,研究团队终于找到了宁波复能新材料有限公司、山东上达公司两家有勇气“第一个吃螃蟹”的企业。随后,他们开始与这两家企业合作,开展工业化技术研究,开展成果转化。2017年,宁波复能新材料有限公司获得专利许可,生产销售新型砖磁体6000吨,成功产业化。

短短几年过去了,我国年产量超过6万吨,约占稀土永磁产业的三分之一。具有中国特色的具有中国稀土资源禀赋和中国特色的砖磁体产业初具雏形。“即使是我自己也没有预料到这个工业会发展得如此之快。"李卫笑言。

它背后隐藏着强大的市场逻辑,从“谈论颜色变化”到流行。研究小组成员李安华告诉记者,由于稀土中的高富度,无论是资源的可持续利用还是产品的性能价格比,都只有钕的二十分之一左右。

目前,在机器人、高端机床、医疗、节能家电、电动自行车等领域,已广泛应用于各种电机。去年5月底,宁夏宁东灵武一期京能风电场安装调试完毕,正式并网发电。更广阔的市场,如新能源汽车驱动电机,也在发展。

党的二十大报告指出,以国家战略需求为导向,集中力量开展原创引领科技攻坚战,坚决打赢关键核心技术攻坚战。“研发一种新材料需要十多年甚至几十年的努力。要扎实,不为一时一利,针对国家战略需求,促进整个行业的发展进步。“这也是我们作为科研型央企的责任和使命,”李波说。”。

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