高性能稀土永磁材料制备工艺及产业化关键技术

高性能稀土永磁材料、制备工艺及产

业化关键技术

"高性能稀土永磁材料、制备工艺及产业化关键技术"由钢铁研究总院、北京中科三环高技术股份有限公司、安泰科技股份有限公司承担完成。项目针对我国稀土永磁材料产业领域的总体水平及长期发展具有重要影响的关键技术问题，开展了一系列具有创新性的工作，发明了"合金薄片制备装置及工艺"、"多织构整体烧结成型稀土永磁体及其制造方法"、"烧结稀土永磁合金及其制造方法"和"单织构R(稀土)-Fe-B永磁速凝合金带及其制备技术"，推动了整个行业产业化规模和产品档次的提高。掌握了N55档钕铁硼磁体产业化、辐环、高使用温度磁体等生产的核心技术，自主创新技术不低于总体技术的90%。产品成功使用在"神舟"飞船和"嫦娥"探月工程等国防与民用高技术领域的核心器件上。

该项目在国际上率先研制出SmCo高温磁体，在500℃时磁体的性能指标为：Br=6.87kGs,Hbc=5.4kOe,Hcj=8.01kOe。普通磁体在500℃时的内禀矫顽力Hcj仅有1~3kOe，Hcj过低使得磁体无法在高温下使用。国内尚无单位能生产500℃使用的高温稀土永磁体。

项目还发明了"多织构整体烧结成型稀土永磁环及其制造方法"，研制的高性能辐向多极磁环，同时具有较好的力学特性。其气隙磁密达到0.4T，且多极环的极间磁密差很小，气隙磁密波形优于正弦波。国外同类磁环的气隙磁密为0.3~0.35T。国内尚无其它单位能生产这种多极环。商业化钕铁硼永磁环性能达到或超过日本、欧洲等发达国家同类产品的最高水平。

在特种用途及新型稀土永磁材料探索方面，合成了具有高居里温度、单轴各向异性的1：7型金属间化合物；发明了"高强韧性稀土永磁材料及其制备方

法"制备出抗弯强度为397 MPa的高强度烧结NdFeB磁体，国际上报道的最高水平只有320MPa。申请9项发明专利，已授权5项。

项目水平

项目开始时全球烧结钕铁硼产量为14000吨，中国的产量为6500吨，占世界总产量的46%左右；国外企业磁能积为50MGOe的钕铁硼磁体商品磁体已开始走向市场，而我国的商品磁体性能在42MGOe左右。当时国内技术和装备水平不足以达到50MGOe，难以满足科技发展对产品性能的更高要求，被排斥在世界高端产品市场之外；特种用途的稀土永磁材料的研究还处于实验室阶段，不仅未能做到批量生产，而且性能指标偏低；辐向多极永磁环的力学特性、磁密均匀性较差，磁性能远低于同类烧结磁体，且成品率低，难以实现批量生产。

项目创新点

1.针对千吨级高性能钕铁硼永磁生产线中存在的共性问题，解决了合金微观结构控制、成分偏析控制等技术难题，发明了多织构整体烧结成型稀土永磁体及其制造方法。

2.发明了一种合金薄片制备装置及工艺，研制出我国第一台600kg真空感应速凝炉，解决了优质永磁速凝带的关键技术。

3.研制SmCo高温磁体(500℃时磁能积为10.5 MGOe)；阐明了2：17型SmCo固溶态中1：7主相诱发终态磁体优异磁性能的过程；发明了低温度系数粘结稀土永磁体及其制备方法"。

4.开发出高性能辐向多极磁环制造装备，发明了一种多织构整体烧结成型稀土永磁环及其制造方法。

5.发明了一种高强韧性稀土永磁材料及其制备方法和一种烧结稀土永磁合金及其制造方法，发现烧结Nd-Fe-B材料的断裂行为的各向异性。

6.发明了一种单织构R(稀土)-Fe-B永磁速凝合金带及其制备技术，并阐明其单织构形成的原因。合成7种具有高居里温度、单轴各向异性的1：7型金属间化合物。

社会经济效益

完善或新建6条生产线，突破了高性能钕铁硼产业化关键技术，增加生产能力6000吨。批量生产VCM、微电机以及医用核磁共振谱仪等磁体，打破了西方发达国家长期对高性能钕铁硼市场的垄断。

核心技术在行业内的主体企业的转移与扩散，使我国烧结钕铁硼产量就由"十.五"开始时的6500吨上升到去年的4万多吨，占世界产量的75%以上。

开发出的多种规格的高温磁体和高强韧性等磁体，已应用在"神舟"系列飞船、"嫦娥1号"、卫星、电推进舰船等多种高端产品的关键部件中。

由于产品在高端领域中的应用，带动相关应用200亿以上，仅稀土微特电机替代进口达近百亿元(每年进口约400亿元)。全球销售收入由最初的20%升至40%

项目的实施解决了许多制约产业化发展的关键技术问题。自主创新技术不低于总技术的90%，打破了西方发达国家长期对钕铁硼高端市场的垄断，促使全球钕铁硼制造业重组。项目技术成果辐射了全国行业内的主体企业，烧结钕铁硼占世产量的70%多。在项目的拉动下，北京已成为全球最大的高端稀土永磁生产基地和研发中心。

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