新材料产业介绍解析

65
66 67 68 69
Tb
Dy Ho Er Tm
铽
镝 钬 铒 铥
Terbium
Dyasprosium Holmium Erbium Thulium
绿色荧光粉、激光、荧光灯
稀土磁铁、激光 激光 激光、钒钢 便携式X射线机
70
71
Yb
Lu
镱
镥
Ytterbium
Lutetium
红外线激光、还原剂
高折射率玻璃
• 2.节能新材料
• （1）半导体照明材料：衬底、外延片、MO源、高纯气体 、封装料 • （2）光伏电池材料：多晶硅、单晶硅、薄膜、玻璃 • （3）新能源材料：燃料电池电极、固体氧化物、二次电 池电极、膜、锂离子聚合物、储氢合金粉及其他储氢材料
• 3.纳米材料
• 纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围 (1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相 当于10~100个原子紧密排列在一起的尺度。
化学 符号 Sc Y La Ce Pr Nd Pm Sm
名称 钪 钇 镧 铈 镨 钕 钷 钐
英文名称 Scandium Yttrium Lanthanum Cerium Prageodymium Neodymium Promethium Samarium
应用范围 铝钪合金（用于制造航天器械、水银灯配 件） 钇铝石榴石（YAG）、YBCO高温超导体、 钇铁石榴石（YIG） 高折射率玻璃、燧石、氢气储藏装置、电 池电极、相机镜片、石油提炼液体催化过 程（FCC）催化剂 氧化剂、抛光粉、玻璃和瓷器的黄色染料、 石油提炼液体催化过程（FCC）催化剂 稀土磁铁、激光、玻璃和珐琅制品染料、 燧石
新材料产业介绍
——磁性材料
邳州市高新区招商局
目录
一 二 三 四 五 六 七 八 九 十
高新区四大主导产业 新材料简介及分类 常用永磁材料分类 稀土、稀土永磁的发展历史 钕铁硼磁性材料及其应用领域 钕铁硼磁性材料的生产工艺 国家主要的稀土行业发展政策
稀土永磁产业的发展概况
高新区永磁材料企业介绍 重点合作企业与研究机构
提高材料性能或出现新的性能都可发展成为新材料。
• 2.新材料的分类 • 按组成成分可分为金属材料、无机非金属材料（ 如陶瓷、砷化镓半导体等）、有机高分子材料、 先进复合材料四大类。 • 按材料性能分为结构材料和功能材料。
• 结构材料主要是利用材料的力学和理化性能，以满足高强 度、高刚度、高硬度、耐高温、耐磨、耐蚀、抗辐照等性 能要求； • 功能材料主要是利用材料具有的电、磁、声、光热等效应 ， 以实现某种功能，如半导体材料、磁性材料、光敏材 料、热敏材料、隐身材料和制造原子弹、氢弹的核材料等 。
• 15.磁性材料
• 磁性材料，通常所说的磁性材料是指强磁性物质，是古老 而用途十分广泛的功能材料。磁性材料按磁化后去磁的难 易可分为软磁材料和硬磁材料（永磁材料）。磁化后容易 去掉磁性的物质叫软磁性材料，不容易去磁的物质叫硬磁 性材料。一般来讲软磁性材料剩磁较小，硬磁性材料剩磁 较大。
• 磁性材料的分类
• 7.先进陶瓷材料
• 主要分为功能陶瓷和结构陶瓷 • 功能陶瓷特性：微波、瓷介电子元件、压电、敏感、透明 • 结构陶瓷特性：蜂窝、耐磨、高温、高韧、涂层、陶瓷基 复合
• 8.碳材料
• 主要分为传统碳材料、新型碳材料和碳纳米材料 • 传统碳材料：人靠石墨、活性炭、炭黑 • 新型碳材料：碳纤维、玻璃碳、热解碳、高密度各向同性 石墨、碳复合材料 • 碳纳米材料：富勒烯、碳纳米管
• 永磁铁氧体
• 主要有钡铁氧体和锶铁氧体，其电阻率高、矫顽 力大，能有效地应用在大气隙磁路中，特别适于 作小型发电机和电动机的永磁体。永磁铁氧体不 含贵金属镍、钴等，原材料来源丰富，工艺简单 ，成本低，可代替铝镍钴永磁体制造磁分离器、 磁推轴承、扬声器、微波器件等。但其最大磁能 积较低，温度稳定性差，质地较脆、易碎，不耐 冲击振动，不宜作测量仪表及有精密要求的磁性 器件。
• 13.新型建筑材料
• “新型建筑材料”，简称新型建材，是区别于传统的砖瓦 、灰砂石等建材的建筑材料新品种，行业内将新型建筑材 料的范围作了明确的界定，即新型建筑材料主要包括新型 墙体材料、新型防水密封材料、新型保温隔热材料和装饰 装修材料四大类。
• 14.稀土材料
• 稀土元素最初是从瑞典产的比较稀少的矿物中发现的，“ 土”是按当时的习惯，称不溶于水的物质，故称稀土。以 稀土元素为材料的叫做稀土材料。
• 复合永磁材料
• 由永磁性物质粉末和作为粘结剂的塑性物质复合 而成。由于其含有一定比例的粘结剂，故其磁性 能比相应的没有粘结剂的磁性材料显著降低。除 金属复合永磁材料外，其他复合永磁材料由于受 粘结剂耐热性所限，使用温度较低，一般不超过 150℃ 。但复合永磁材料尺寸精度高，机械性能 好，磁体各部分性能均匀性好，易于进行磁体径 向取向和多极充磁。主要用于制造仪器仪表、通 信设备、旋转机械、磁疗器械及体育用品等。
• 生物医学材料指的是一类具有特殊性能、特种功能，用于 人工器官、外科修复、理疗康复、诊断、治疗疾患，而对 人体组织不会产生不良影响的材料。现在各种合成材料和 天然高分子材料、金属和合金材料、陶瓷和碳素材料以及 各种复合材料，其制成产品已经被广泛地应用于临床和科 研。
• 12.生态环境材料
• 生态环境材料是指那些具有良好的使用性能和优良的环境 协调性的材料。良好的环境协调性是指资源、能源消耗少 ，环境污染小，再生循环利用率高。
稀土磁铁、激光、玻璃和瓷器的紫色染料、 陶瓷电容器
核电池 稀土磁铁、激光、中子捕获装置、激微波
元素 序号 63 64
化学 符号 Eu Gd
名称 铕 钆
英文名称 Europium Gadolinium
应用范围 红色和蓝色的荧光粉、激光、水银灯部件 稀土磁铁、高折射指数玻璃、石榴石、激 光、X射线管、电脑记忆体、中子捕获装置
• 什么是稀土？ • 1.稀土是17种金属的合称； • 2.元素各具有特异的光、电、磁和催化剂等性能 ，具有神奇的作用； • 3.世界上每六项发明就有一项与稀土有关； • 4.在军事方面，更有着不可替代的作用，是重要 战略资源； • 5.中东有石油，中国有稀土。
元素 序号 21 39 57 58 59 60 61 62
世界稀土分布(吨）
• 4.先进复合材料
• 复合材料，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物 理或化学的方法，在宏观（微观）上组成具有新性能的材 料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使 复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要 求。 • 复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。 • 金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。 • 非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。 增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、 碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。
• 软磁材料
• 功能主要是导磁、电磁能量的转换与传输。因此，对这类材料要求有 较高的磁导率和磁感应强度，同时磁滞回线的面积或磁损耗要小。
• 永磁材料
• 经外磁场磁化以后，即使在相当大的反向磁场作用下，仍能保持一部 或大部原磁化方向的磁性。对这类材料的要求是剩余磁感应强度Br高 ，矫顽力BHC(即磁性材料抗退磁能力)强，磁能积(BH）大。
• 9.膜材料
• 膜结构材料是由基布和涂层两部分组成.基布主要采用聚 酯纤维和玻璃纤维材料;涂层材料主要聚氯乙烯和聚四氟 乙烯。
• 10.超导材料
• 超导材料，是指具有在一定的低温条件下呈现出电阻等于 零以及排斥磁力线的性质的材料。现已发现有28种元素和 几千种合金和化合物可以成为超导体。
• 11.生物医用材料
• 铝镍钴类永磁合金
• 以铁、镍、铝元素为主要成分，还含有铜、钴、 钛等元素。具有高剩磁和低温度系数，磁性稳定 。分铸造合金和粉末烧结合金两种。20世纪30～ 60年代应用较多，现多用于仪表工业中制造磁电 系仪表、流量计、微特电机、继电器等。
• 铁铬钴系永磁合金
• 以铁、铬、钴元素为主要成分，还含有钼和少量 的钛、硅元素。其加工性能好，可进行冷热塑性 变形，磁性类似于铝镍钴系永磁合金，并可通过 塑性变形和热处理提高磁性能。用于制造各种截 面小、形状复杂的小型磁体元件。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 稀土永磁材料
• 主要是稀土钴永磁材料和钕铁硼永磁材料。主要 用于低速转矩电动机、启动电动机、传感器、磁 推轴承等的磁系统。钕铁硼永磁材料是第三代稀 土永磁材料，其剩磁、矫顽力和最大磁能积比前 者高，不易碎，有较好的机械性能，合金密度低 ，有利于磁性元件的轻型化、薄型化、小型和超 小型化。但其磁性温度系数较高，限制了它的应 用。
• 5.先进金属材料
• （1）超级钢：新普碳、超合金、复相、专用钢、耐高温 耐磨耐腐蚀材料、特种材、非晶合金（金属玻璃） • （2）贵金属与有色：高纯贵金属、铝镁钛轻合金及材、 特种铜材
• 6.化工新材料
• 化工新材料是发展信息、航空、航天、能源、生物、汽车 、建筑、医药等涉及国民经济各个主要领域的重要基础材 料，具有广阔的行业发展前景。主要包括有机硅、有机氟 、改性塑料、工程塑料及塑料合金、特种橡胶、特种纤维 、特种涂料、制冷剂、精细化工产品等。
• （2）、粘结钕铁硼（Bonded NdFeB）——粘结钕 铁硼是将钕铁硼粉末与树脂、塑胶或低熔点金属 等粘结剂均匀混合，然后用压缩、挤压或注射成 型等方法制成的复合型钕铁硼永磁体。产品一次 成形，无需二次加工、可直接做成各种复杂的形 状。粘结钕铁硼的各个方向都有磁性，可以加工 成钕铁硼压缩模具和注塑模具。精密度高、磁性 能极佳、耐腐蚀性好、温度稳定性好。 • （3）、注塑钕铁硼（Zhusu NdFeB）——有极高 之精确度、容易制成各向异性形状复杂的薄壁环 或薄磁体。
• 钕铁硼永磁材料按生产工艺不同分为以下三种
• （1）、烧结钕铁硼（Sintered NdFeB）——烧结钕铁硼 永磁体经过气流磨制粉后冶炼而成，矫顽力值很高，且拥 有极高的磁性能，其最大磁能积(BHmax)高过铁氧体 (Ferrite)10倍以上。其本身的机械性能亦相当之好，可 以切割加工不同的形状和钻孔。高性能产品的最高工作温 度可达200摄氏度。由于它的物质含量容易导致锈蚀，所 以根据不同要求必须对表面进行不同的凃层处理。(如镀 锌、镍、环保锌、环保镍、镍铜镍、环保镍铜镍等)。非 常坚硬和脆，有高抗退磁性，高成本/性能比例，不适用 于高工作温度（>200℃）。
• 旋磁材料
• 具有独特的微波磁性，如导磁率的张量特性、法拉第旋转、共振吸收 、场移、相移、双折射和自旋波等效应。
• 压磁材料
• 这类材料的特点是在外加磁场作用下会发生机械形变，故又称磁致伸 缩材料，它的功能是作磁声或磁力能量的转换。
三、常用的永磁材料分类
• • • • • 铝镍钴类永磁合金 铁铬钴系永磁合金 永磁铁氧体 稀土永磁材料 复合永磁材料
• 1.电子信息材料
• （1）微电子材料：晶圆、封装料、光刻胶、金丝、浆料 、电子化学品、IGBT、功率MOS • （2）光电子材料：光棒光纤、光器件、光盘、磁记录材 料 • （3）平板显示材料：偏光片、滤光片、玻璃、液晶、PDP 稀土荧光粉、OLED发光料 • （4）固态激光材料：人工晶体、非线性光学材料、特种 玻璃、镀膜材料
一、高新区四大主导产业
•
• 节 能 环 保
新 材 料
•
生 物 及 新 医 药
•
先 进 机 械 制 造
二、新材料简介及分类
• 1.什么是新材料？
• 新材料是指那些新出现或已在发展中的、具有传统材料所 不具备的优异性能和特殊功能的材料。新材料与传统材料 之间并没有截然的分界，新材料在传统材料基础上发展而 成，传统材料经过组成、结构、设计和工艺上的改进从而
• 按照新材料的用途和性质，《中国新材料产品 与技术指导目录》将新材料产品分为： • 1.电子信息材料 • 2.节能新材料 • 3.纳米材料 • 4.先进复合材料 • 5.先进金属材料 • 6.化工新材料 • 7.先进陶瓷材料
• • • • • • • •
8.碳材料 9.膜材料 10.超导材料 11.生物医用材料 12.生态环境材料 13.新型建筑材料 14.稀土材料 15.磁性材料