【头豹研究院】稀土第三代永磁材料 头豹词条报告系列.pdf

2024-01-08
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稀土永磁材料是一类以稀土金属元素E(SM、ND、Pr等)和过渡族金属元素TM(Fe、CO等)所形成的金属间化合物为基础的永磁材料。


按发展应用时间顺序,可分为第1代稀土永磁SmCo5合金,第2代稀土永磁Sm2Co17合金,第3代稀土永磁敏铁硼(NdFeB)合金,第三代稀士永磁材料是以铁翻化合物Nd2Fe14B为基础进行改进和创新的新型材料,稀土元素约占25%~35%,铁元素约占65%~75%,硼元素约占1%,具有更好的性能和应用潜力针对不同的实际需求,可对第三代稀土永磁材料进行配比的调整或添加其他元素,以改善材料的性能满足不同领域对第三代稀土永磁材料的多样化需求。


稀土第三代永磁材料比磁钢的磁性能高100多倍,其具有高磁能积、高矫硬力、高磁化强度等特性,使得它们在航大、军工、微波器件、风电、通计、医疗、新能源、节能化和智能化等“三能”应用领域具有广泛的应用。


中国科学院上海硅酸盐.稀土第三代永磁材料行业分类[2]根据制备工艺的不同进行分类,稀土第三代永磁材料可分为:烧结钕铁硼永磁体、粘接钕铁硼永磁体、热压钕铁永磁材料,这三类在制造工艺、性能和应用领域方面存在显著差异。


烧结铵铁谢永磁材料主要经磨制、混料、压型和烧结等工艺制备而成,具有优异的磁性能,在风力发电机、工业电机等行业领域中已得到产泛应用;粘结铵铁硼永磁材料是将铵铁硼粉末与粘结剂混合,通过模压、挤压等成型方法制成的稀土永磁材料,利用率高、尺寸精度高、形状复杂、无需后续加工及适于量产,然而其磁性性能不如烧结铵铁硼,应用范围较窄,主要应用于信息技术、消费电子等磁性能要求相对较低的领:热压钕铁翻永磁材料是通过热挤压、热变形等成型工艺制成的磁体,具有较高的磁性性能,热压热变形铵铁翻制作工艺复杂,加工成本高,批量生产难度大,目前生要应用于汽车EPS领域。


现阶段,烧结铁硼永磁材料和粘结铁硼永磁材料在行业内已实现规模化生产及产业化,热压铵铁硼永磁材料由于制作工艺相对复杂、加工成本较高,自前产量较少,尚未形成完整的产业。按照稀土第三代永磁材料的组成和性能进行分类,可分为:钕铁硼永磁材料、钕铁硼-钻基复合永磁材料、铵铁硼-铁复合永磁材料。


钕铁硼永磁材料是以钕铁硼化合物Nd2Fe14B为基础,通过熔炼、制粉、成型取向、机械加工等工序制成的,是一种综合性能、磁性性能优异的磁性材料;铵铁硼-钴基复合永磁材料是在钕铁硼基础上添加了钻元素(Co),综合利用了钕铁硼和钻基永磁材料的优点;钕铁硼-铁复合永磁材料是将钕铁硼永磁材料和铁粉进行混合、压制和烧结等工艺制备而成的复合材料,可根据具体应用需求调整铵铁硼和铁粉的配比。



烧结钕铁硼永磁材料是采用粉末冶金工艺制造的铁硼永磁材料,主要逼过合金熔炼、破碎制粉、模压成型、烧结致密化、时效热处理等流程制造而成,根据不同应用领域的要求,可进行必要的机械加工,表面处理等工序。烧结铵铁硼永磁材料的综合性能最高,应用最为广泛,对比主流磁性材料,烧结敏铁硼刺磁、矫顽力、最琥结铵铁硼永大磁能积均远大于基他普通材料,主要在汽车工业、工磁材料业电机、风电和高端消费类电子等重要工业产品领域得到广泛的应用,根据中国移士行业协会,


2021年,烧结铵铁硼毛坏产量20.71万吨,同比增长16%,烧结铵铁硼永磁材料的产量上涨呼应下游需求提升。同时烧结铵铁硼永磁材料应用在下游的稀土永磁电机的运转效率高且能耗低,在运行中的平均节电率较普通电机能够提升10%左右,专用的稀土永磁电机最高可提升15%-20%的节电率。粘结铵铁硼永磁材料层铵铁硼纳米微品承磁粉末与可塑性物质粘结剂相混合制成磁性可塑性粒料、再通过各种可塑性材料的成型工艺而获得复合磁体的稀土永磁材料。


粘结铵铁硼永磁材料的利用率高、尺寸精度高。形状复杂、无需后续加工及适于量产等特性。根据2022稀土第三代年(大地照首次公开发行股票井在科创板上市招股说明永磁材料分粘接铵铁硼永书》,相对于烧结铵铁硼永磁材料,粘结铵铁硼永磁材类磁材料料的生产过程相对简单,形态自由度大,可根据实际应用需求制造各种形状的产品,以及其磁性能及机械强度较弱,用量较小,所占市场份额不到10%,因而主要应用于磁性能要求相对较低或磁体形状特异的微型电机、电装机械、规听设备、仪器仪表和办公自动化设备等领域。


2021年,粘结钦铁磁产量9380吨,同比增长27.2%,产量保持平稳增长,粘接铵铁硼永磁材料在各个领域的应用也在不断扩展,热压铵铁硼永磁材料是通过热挤压、热变形工艺制成的磁性能较高的稀土永磁材料,其具有较高的磁性性能、致密度高、取向度高、耐烛性好、矫顽力高和近终成型等优点,同时,根据中国聘土行业协会数据显示,2021年中国稀土永磁材料产量21.33万吨,同比增长热压铵铁醋永8.72%,,烧结铵铁硼毛还产量20.71万吨,粘结铵铁磁材料硼产量9380吨,其他合计产量占比较少。


由此可知,在中国敏铁期永联材料产量中,烧结敏铁期永磁材料产量占比远高于粘结铵铁硼永磁材料产量,而热压铵铁确永磁材料的制作工艺相对复态。加工成本较高,制造成本高,专利壁垒高,所占市场份额较小,批量生产难度大且目前产量较少,尚未形成完整的产业,应用领域仅局限于小微电机、汽车EPS等领域,


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