高性能稀土永磁材料制备工艺及产业化关键技术
2008年度国家科技进步奖
2008年度国家科技进步奖(通用项目)初评通过项目目录京探矿工程研究所，国家地质实验测试中心，中国石油化工股份有限公司99 三峡库区重大地质灾害防治与监测关键技术殷跃平，唐辉明，李晓，盛谦，胡瑞林，王洪德，李洪涛，丁秀丽，刘佑荣，胡新丽中国地质环境监测院，中国地质大学(武汉)，中国科学院地质与地球物理研究所，长江水利委员会长江科学院，中国地质调查局水文地质工程地质技术方法研究所国土资源部100 青藏铁路孙永福，李金城，程国栋，何华武，冉理，张鲁新，郑健，张曙光，黄弟福，吴克俭，杨忠民，韩树荣，徐啸明，周孝文，覃武凌，安国栋，马巍，李宁，赵世运，张梅，邵丕彦，答治华，张俊兵，彭江鸿，牛怀俊，林兰生，余绍水，杨安杰，钱征宇，王军，马福林，尹社联，方金根，牛道安，王小军，王云波，王引生，王争鸣，王志坚，王忠文，王晓黎，王祯，王起才，王崇新，王惟，包黎明，田红旗，任少强，刘文，刘争平，刘应书，刘志远，刘保明，刘辉，刘新科，吕很厚，孙士云，孙树礼，朱永全，朱明瑞，朱振升，朱桐春，许兰民，许景林，吴云生，吴少海，吴亚平，吴克非，吴波，吴青柏，吴晓民，吴维洲，宋冶，张丕界，张玉林，张海军，李寿福，李肖伦，李学伟，李法昶，李晋，李渤生，杨奇森，杨建兴，苏庆国，苏谦，陆鸣，陈方荣，陈桂琛，和民锁，岳祖润，拉有玉，罗育桂，施红生，柳学发，段东明，胡书凯，赵存，徐小明，徐本美，秦顺全，贾霖，郭秀春，郭法生，高玉功，高波，曹元平，梁渤洲，黄双林，曾凤柳，葛建军，蒋勇，谢友均，谢永江，韩利民，解方亮，赖远明，臧守杰，戴瑞臣，魏庆朝铁道部，中铁第一勘察设计院集团有限公司，青藏铁路公司，中国科学院寒区旱区环境与工程研究所，中国铁道科学研究院，中国铁路工程总公司，中国铁道建筑总公司，中铁西北科学研究院有限公司，西南交通大学，北京交通大学，中南大学，兰州交通大学，石家庄铁道学院，中国科学院动物研究所，中国科学院植物研究所，中国科学院西北高原生物研究所，铁道第三勘察设计院集团有限公司，南车四方机车车辆股份有限公司，青岛四方车辆研究所有限公司，中铁一局集团有限公司，中铁十一局集团有限公司，中铁三局集团有限公司，中铁十二局集团有限公司，中铁五局(集团)有限公司，中铁二十局集团有限公司，中铁十七局集团有限公司，中国铁路通信信号集团公司，卡斯柯信号有限公司，中铁电气化局集团有限公司，中国铁通集团有限公司，中国地震局工程地震研究中心，中铁西南科学研究院有限公司，西北濒危动物研究所（陕西省动物研究所），北京科技大学，中铁工程设计咨询集团有限公司，中铁第五勘察设计院集团有限公司，中铁大桥局股份有限公司，中铁十八局集团有限公司，中国中铁二局集团有限公司，中铁十六局集团有限公司，中铁四局集团有限公司，中铁十四局集团有限公司，中铁建工集团有限公司，中铁十五局集团有限公司，青海省高原医学科学研究院，西藏军区总医院，新疆生产建设兵团建设（集团）有限责任公司，中铁十九局集团有限公司，青海大学医学院，铁道部。
中国稀土永磁材料产业现状及趋势分析
中国稀土永磁材料产业现状及趋势分析稀土永磁材料是指稀土元素RE（铈Sm、钕Nd、钐Sm）和过度族金属元素TM （铁Fe，钴Co）形成的合金经一定的工艺制成的永磁材料，是对相关产品性能、效率提升较为明显的重要基础材料，在战略性新兴产业中应用量较大，目前也已成为稀土新材料中最大的消费领域。
现在所应用的永磁材料主要经历了金属永磁、铁氧体和稀土永磁三个阶段，其中稀土永磁材料是目前磁性最好、发展最快的永磁材料。
钕铁硼合金是目前性能最好的稀土永磁材料。
稀土永磁材料至今已有两大类、三代产品。
第一大类是稀土-钴合金系，包括第一代SmCo5和第二代Sm2Co17合金，均是以金属钴为基的永磁材料合金，但由于原材料昂贵，受到资源和价格的限制，主要应用与高端领域。
第二大类是钕铁硼合金，1983年由日本和美国同时发现，称为第三代永磁材料，由大量的钕、铁、硼三种元素构成，其中钕元素的占比在25%-35%。
目前第四代铁氮（碳）永磁体，尚处于研发阶段。
在已有的三代稀土永磁材料中，钕铁硼具有体积小、重量轻、磁性强等特点，由于原料易得、价格便宜的优点，发展极为迅速。
按照制造工艺的不同，钕铁硼磁材可分为烧结、粘结和热压三类，其在性能和应用上各具特色，下游应用领域重叠范围比较少，相互之间起到功能互补而非替代或挤占的作用。
烧结钕铁硼是目前产量最高、应用最广泛的稀土永磁材料，占比约超过90%，大部分中国钕铁硼磁材制造商主要生产烧结钕铁硼磁材。
2019年，稀土磁性材料产量保持平稳增长。
其中，烧结钕铁硼毛坯产量17万吨，同比增长9.7%；粘结钕铁硼产量7900吨，同比增长5%；钐钴磁体产量2400吨，同比增长4%2019年烧结钕铁硼毛坯产量占比94.3%，粘结钕铁硼占比 4.4%，钐钴磁体产量占比仅1.3%。
国家近年出台行业发展规划以及多项政策文件鼓励高性能钕铁硼永磁产业发展。
钕铁硼磁材产业链上游主要是稀土矿开采、分离及冶炼，中游是钕铁硼的精深加工企业，下游是消费电子和基础工业等传统应用领域，以及新能源和节能环保等新兴应用领域。
烧结高性能稀土钕铁硼磁体制备工艺分析
烧结高性能稀土钕铁硼磁体制备工艺分析发布时间：2021-03-17T02:25:00.395Z 来源：《中国科技人才》2021年第4期作者：张楠[导读] 现今，国外制造商具有生产N50，N52和N55品牌产品的能力，而我国的主要产品仍是N45以下的低档产品，产品的一致性和稳定性方面还存在很多问题。
甘肃稀土新材料股份有限公司甘肃白银 730922摘要：以钕铁硼（Nd-Fe-B）而言，其为第三代稀土永磁材料，存在着体积小，重量轻，磁通密度高，温度系数高和动态恢复特性好的特点。
它是迄今为止性价比最高的磁体，被称为“磁体之王”，广泛用于计算机行业和其他工业领域。
针对国产化设备制备高性能钕铁硼磁体产品一致性和稳定性不高这一行业焦点问题，以N52品牌磁体的生产过程为典型的测试示例，研究合金熔炼，氢破制粉，烧结和成型过程。
磁铁材料的关键控制参数会影响磁铁材料的微观结构和磁性能，总结其影响因素的一般规则，并对相关影响因素进行均衡的分析和讨论，然后提出总体思路和计划方案优化。
关键词：烧结高性能；钕铁硼磁；制备工艺1绪论现今，国外制造商具有生产N50，N52和N55品牌产品的能力，而我国的主要产品仍是N45以下的低档产品，产品的一致性和稳定性方面还存在很多问题。
为了解决这些问题，国内外许多学者进行了研究，并在切屑纺丝，氢气粉碎，气流粉碎和等静压等设备改进和技术创新方面取得了重大突破。
在上述研究的基础上，本文以国产设备为基础，通过新技术的应用和开发，制备出高性能的稀土永磁材料，从而提高了稀土资源的利用率，增加产品附加值，增强行业竞争力。
2试验方法2.1试验材料制备稀土永磁材料成分为：Pr Nd 30.7%（wt），B 0.97%（wt），Cu 0.15%（wt），Ga 0.20%（wt），Zr 0.10%（wt），Go 0.50%（wt），其余为高纯铁 Fe。
2.2试验工艺按比例称取原材料投入真空熔炼炉中进行熔炼，浇铸到冷却辊轮进行铸片。
烧结钕铁硼技术研发及产业化项目
烧结钕铁硼技术研发及产业化项目1.引言1.1 概述烧结钕铁硼是一种稀土永磁材料，具有高磁能积、高剩磁和高矫顽力等优良性能，广泛应用于电机、发电机、传感器等领域。
然而，烧结钕铁硼的技术研发和产业化项目一直备受关注。
本文将对烧结钕铁硼技术研发及产业化项目进行详细介绍和分析。
在磁性材料领域，烧结钕铁硼以其卓越的性能和广泛的应用范围而闻名。
其具有极高的磁能积，可以产生强大的磁场，在电机和发电机等领域有着重要的应用。
此外，烧结钕铁硼还具有高剩磁和高矫顽力的特点，可以存储更多的磁能，并能够在外部磁场的作用下保持较稳定的磁性。
为了进一步提高烧结钕铁硼的性能和应用范围，许多科研机构和企业已经展开了广泛的技术研发工作。
通过改进材料的配方、优化烧结工艺和加强材料的微观结构控制，研发人员致力于提高烧结钕铁硼的磁性能和稳定性，以适应各种特定的应用需求。
与此同时，烧结钕铁硼技术的产业化项目也得到了广泛的关注和支持。
在产业化过程中，研发人员不仅需要满足产品的高性能和高质量需求，还需要考虑成本控制和大规模生产的难题。
因此，研发人员需要与生产企业密切合作，加强技术转化和工程化应用，以实现烧结钕铁硼技术的商业化和市场化。
本文将对烧结钕铁硼技术的研发和产业化项目进行综合阐述。
首先，我们将介绍烧结钕铁硼技术的基本原理和特点，以及目前研发所取得的成果。
然后，我们将重点关注烧结钕铁硼技术的产业化项目，从技术转化到工程应用，从成本控制到市场开拓，全面探讨烧结钕铁硼技术的商业化路径和发展趋势。
通过对烧结钕铁硼技术研发及产业化项目的深入探讨，我们可以更好地理解其在科技创新和产业发展中的重要性和潜力。
同时，我们也可以为相关研究人员和企业提供有益的参考和指导，促进烧结钕铁硼技术的进一步发展和应用。
在未来的发展中，烧结钕铁硼技术有望在各个领域发挥更重要的作用，为社会经济的可持续发展做出更大的贡献。
1.2 文章结构文章结构部分主要描述了整篇文章的分章节内容和组织结构。
稀土永磁材料的技术进步和产业发展
稀土永磁材料的技术进步和产业发展摘要：近年来，烧结钕铁硼生产技术一直在不断进步，晶界扩散、晶界调控等工艺被普遍采用，晶粒细化技术正在推进；靶式气流磨在生产中开始使用，自动成形、自动检测和自动充磁等也有很大提高。
随着烧结钕铁硼在高性能电机中日益广泛的应用，高磁能积且高工作温度磁体成为研发的核心目标，成果显著。
为了促进稀土元素平衡利用、降低磁体成本，高丰度稀土烧结磁体研发也取得重大突破。
粘结磁体方面，国产各向同性快淬钕铁硼磁粉的产量增长迅速，钐铁氮磁粉量产也初具规模，各向异性HDDR钕铁硼磁粉已可批量生产，各向异性粘结磁体正在开发之中。
自本世纪以来，全球钕铁硼产业在中国的带动下持续放量增长。
2002～2017十五年期间，我国和全球烧结钕铁硼产量的年平均增长率分别为17.8%和14.5%，粘结钕铁硼产量的年平均增长率分别为10.1%和5.6%。
2017年，全球稀土永磁材料的成品产量为13.1万吨，其中烧结钕铁硼磁体占91.4%，粘结钕铁硼磁体占6.7%，热压/热变形钕铁硼磁体占0.6%，烧结钐钴磁体仅占1.3%。
关键词：稀土；永磁材料；钕铁硼；钐钴；烧结；粘结；快淬1 前言世界上磁性最强的稀土永磁材料被广泛地应用于信息通讯、消费电子、节能家电、风力发电、新能源汽车、人工智能及航空航天等许多领域，已经成为生产和生活中不可或缺的重要功能材料[1]。
自从1967年第一块YCo5永磁体问世[2]，稀土永磁家族中1968年出现了第一代1∶5型Sm-Co永磁体[3]，1977年出现了第二代2∶17型Sm-Co永磁体[4]，1983年又出现了第三代稀土永磁材料—钕铁硼磁体[5,6]。
钕铁硼磁体最大磁能积的理论极限值为64 MGOe，2006年实验室样品已达到59.6 MGOe[7]，工业产品已超过55 MGOe。
自1983年被发现的三十五年以来，钕铁硼一直是当今世界上磁性最强的永磁材料。
由于制备方法不同，钕铁硼材料主要分为烧结、粘结和热压/热变形磁体3大类。
稀土永磁钕铁硼生产工艺
稀土永磁钕铁硼生产工艺
稀土永磁钕铁硼是一种具有极高磁能积的永磁材料，常常被用于制造高效电机、电子
设备、计算机硬盘等产品。
稀土永磁钕铁硼的生产需要经过多个工艺步骤，下面就为大家
简单介绍一下。
首先，稀土永磁钕铁硼的生产需要选择合适的原材料。
一般来说，生产中使用的原材
料主要包括钕、镝、铁、硼等。
这些原料需要经过精细的筛选和配比，并加入一定数量的
添加剂，以增强材料的性能。
接下来，原材料会被送入高温炉中进行冶炼。
在冶炼过程中，原材料会被加热到高温，并与一定量的稀土金属氧化物进行反应，从而使钕、镝等稀土元素与铁、硼等金属形成化
合物。
在冶炼过程中，需要进行反复的炼脱和炼铁等操作。
炼脱操作可以去除原材料中杂质
和不纯物质，提高材料的纯度和质量；而炼铁操作则可以将材料中的稀土元素和金属元素
充分的混合在一起，形成均匀的化合物。
这些化合物还需要进行真空烧结等处理，以确保
材料的致密性和硬度。
最后，产生的稀土永磁钕铁硼材料需要进行表面处理和磁性测量等步骤，以验证材料
是否具有所需的性能。
总之，稀土永磁钕铁硼的生产需要进行多个环节的加工和处理，以确保材料具有优异
的磁性能和可靠的质量。
在未来的技术进步和市场需求的推动下，稀土永磁钕铁硼的生产
工艺和应用前景仍有不小的发展空间。
钕铁硼永磁材料的性能及研究进展
钕铁硼永磁材料的性能及研究进展胡文艳【摘要】钕铁硼磁体被称为第3代稀土永磁材料,烧结钕铁硼磁体是目前综合磁性能最高的永磁材料.概述了钕铁硼永磁材料的研究进展和应用领域,介绍了钕铁硼磁体的性能及先进制备工艺,指出了目前国内钕铁硼磁体存在的主要问题及今后的研究方向.%As the third generation of rare earth permanent magnet material, the sintered NdFeB magnets possess the best integrated magnetic properties by now. The research progress and application fields of the NdFeB magnets are reviewed. The property and advanced production technologies of NdFeB magnets are introduced. The present problems existing in NdFeB magnet research in China and its research direction are pointed out.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2012(035)002【总页数】3页(P151-152,155)【关键词】稀土永磁材料;钕铁硼;磁性能;制备工艺【作者】胡文艳【作者单位】电子科技大学物理电子学院国家863计划强辐射实验室,四川成都610054【正文语种】中文【中图分类】TN919-340 引言永磁材料是一种重要的基础功能材料，它的基本功能是提供稳定持久的磁通量，不需要消耗电能，是节约能源的重要手段之一。
同时永磁材料使器械和设备结构简单，制造成本和维修保养成本降低［1］。
因此，永磁材料的应用面越来越广，应用量越来越大。
稀土永磁材料
稀土永磁材料摘要：本文主要介绍稀土永磁材料的性能、原理、分类、应用和发展前景。
稀土永磁材料以其高剩磁、高矫顽力、高磁能积等优异的综合磁性能在通信交通医疗航空航天等领域得到了广泛应用。
在应用稀土的各个领域中，稀土永磁材料是发展速度最快的一个。
它不仅给稀土产业的发展带来巨大的推动力，也对许多相关产业产生相当深远的影响，研究稀土永磁材料已经成为一个相当具有战略性的课题。
关键词：稀土、永磁材料、微电子引言：稀土永磁材料是现在已知的综合性能最高的一种永磁材料，它比十九世纪使用的磁钢的磁性能高100多倍，比铁氧体、铝镍钴性能优越得多，比昂贵的铂钴合金的磁性能还高一倍。
由于稀土永磁材料的使用，不仅促进了永磁器件向小型化发展，提高了产品的性能，而且促使某些特殊器件的产生，所以稀土永磁材料一出现，立即引起各国的极大重视，发展极为迅速。
我国研制生产的各种稀土永磁材料的性能已接近或达到国际先进水平。
现在稀土永磁材料已成为电子技术通讯中的重要材料，用在人造卫星，雷达等方面的行波管、环行器中以及微型电机、微型录音机、航空仪器、电子手表、地震仪和其它一些电子仪器上。
目前稀土永磁应用已渗透到汽车、家用电器、电子仪表、核磁共振成像仪、音响设备、微特电机、移动电话等方面。
在医疗方面，运用稀土永磁材料进行“磁穴疗法”，使得疗效大为提高，从而促进了“磁穴疗法”的迅速推广。
在应用稀土的各个领域中，稀土永磁材料是发展速度最快的一个。
它不仅给稀土产业的发展带来巨大的推动力，也对许多相关产业产生相当深远的影响。
一、磁材料的原理物质的磁性类型主要有顺磁性、反磁性和铁磁性等。
物质分子中含有未成对电子时表现为顺磁性，顺磁性物质在外磁场中能产生一个附加的磁场，表现出较强的磁性，如铁氰化钾（赤血盐）［K3Fe（CN）6］、硫酸亚铁（FeSO4·H2O）等。
而一些不含有未成对电子的物质，在外磁场作用下，产生一个与外磁场反向的小磁矩，故称为反磁性，如食盐（NaCl）、氧化钙（CaO）、亚铁氰化钾（黄血盐）［K4Fe（CN）6］等。
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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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