一边宣称打破稀土垄断,一边产能连零头都不够。
美国Niron公司的无稀土磁体被吹成战略突破,实际年产量仅4.5吨,连中国稀土永磁单日产量的零头都不到!
这场摆脱卡脖子的梦,到底是技术突破,还是自欺欺人?
想弄明白美国为啥往这个方向使劲,得先搞清楚两个问题那就是为啥非要做无稀土磁体,还有为啥偏偏选铁-氮(IronNitride)。
原来,现在工业里最常用的强永磁体,是钕-铁-硼(NdFeB)合金,这玩意儿得用钕、镝、铽这些稀土元素。
但稀土提炼和做成合金的技术门槛高。
更关键的是,中国几乎承包了全球稀土的开采、分离和合金制造。
也就是说,就算其他国家有矿山,挖出来的稀土要提纯到高纯度、再做成合金,最后还是得拿到中国来加工。
但是现在新能源、航空航天、国防、工业自动化这些重要领域,全靠稀土永磁体。
要是稀土供应出点问题,比如出口限制、价格被炒高,整个产业链都会受影响。
所以很多国家都想搞出一种不用稀土、性能又够强的新永磁体。
但说起来容易做起来难,想不用稀土还得性能好,这在材料科学里就是个难题。
好的磁性材料得同时满足能吸住强磁场、不容易退磁、不怕高温、耐得住腐蚀、硬度够、还得能大规模生产,想全满足特别难。
所以就盯上铁-氮
首先铁和氮在地球上到处都是,空气里就有氮,铁更是常见,在本地找原料很容易,不用依赖进口。
还有就是研究里发现,铁-氮里有一种叫Fe₁₆N₂的晶体结构,能产生很强的磁场,从理论上来说他的性能不错的,而且有足够的研究。
最后是制造方法能调。
跟其他替代材料相比,铁-氮的制造工艺相对灵活简单。
当然,铁-氮也不是没毛病,Fe₁₆N₂这种结构在高温下容易分解,想做成高密度的磁体也难,成分和结构稍微差一点就不行,小缺陷都会影响性能。
总的来说,美国选铁-氮这条道,是综合考虑了原料、理论性能和研究基础的结果。
而美国的这项技术是由一个华裔科学家王建平教授团队搞出来的。
NironMagnetics是王建平创办的初创公司,总部在明尼苏达州,目标就是把铁-氮永磁体推向市场,还给它起了个好听的名儿叫清洁地球磁体。
信息来源:2024-11-04《美国Niron Magnetics开始生产全球首个无稀土永磁体》
按媒体报道,Niron说他们的铁-氮磁体,比现在常用的非稀土磁体性能强不少。
比如《金融时报》就提过,他们宣称比现有磁体强了18%。
但具体跟哪种磁体比、在多少度下测的、磁体多大尺寸,这些细节都没说清楚。
此外Niron也拿到了不少投资,美国政府也给了支持。
官网显示,他们曾拿到5220万美元的税收抵免,专门用来搞无稀土永磁体的制造。
所以从技术转化、资金支持、政策扶持到产业链合作,Niron确实有了起步的条件,但也就刚起步而已。
有报道说Niron的试验生产线,目标是一年产5吨,换算过来也就4.5吨;
信息来源:2025-01-13 《美国稀土公司产出首批烧结永磁体,将在2026年开始商业化生产》
但实际上是试生产阶段的目标,离真正批量生产还差得远。
从公开信息看,Niron的铁-氮磁体被说得很厉害。
但实际上他们也有绕不开的难题。
铁-氮里的Fe₁₆N₂结构,温度一高就容易分解或者变样,这意味着在高温环境下,磁性可能会变弱甚至退磁。
不少行业人士都指出,这种磁体超过某个温度,就满足不了关键领域的需求了。
实际生产中,很难保证每块磁体的微观结构、孔隙、杂质含量都达标,稍微差一点性能就不好了。
而且实验室研究也显示,用特殊方法做铁-氮磁体时,温度控制不好的胡,就会出现结构分解、密度不够、性能下降的问题。
从几克、几百克,到几千克、几吨、上万吨,这中间的技术门槛特别高。
尤其是做大块或者形状复杂的磁体时,内部应力、温度不均、环境控制都会导致缺陷。
更关键的是一致性问题。
每块磁体都得稳定达到设计性能,但铁-氮磁体现在还没有大规模生产的成功案例。
而且高速电机、航空航天、国防设备这些对磁体的要求特别高,得经得起高温、高应力,用得久、耐疲劳、不怕震动、抗腐蚀,还得知道用久了磁性会怎么衰减。
但现在公开资料里,几乎没有长期测试的数据,比如用几年后的性能变化、大量样品的可靠性验证,这些都没看到。
虽然公司和媒体老说有突破,但磁体的关键参数比如在学术圈或者第三方测试里都没怎么公开。
外界想判断它能不能真替代稀土磁体,根本没法拿到准确数据。
跟稀土磁体比,差距到底有多大?
想知道无稀土磁体短期内能不能替代,得先看看现在稀土磁体的规模和需求到底有多大。
根据市场估算,现在全球强稀土永磁体主要是钕-铁-硼的产量特别大。
而中国是最大的生产国、加工国和制造国,占了全球大部分份额。
有报道说,全球每年强稀土永磁体的产量超过20万吨,而欧美、日本这些国家,自己的产能很少,大多靠进口或者跟海外厂商合作。
这么大的产量规模意味着,就算无稀土磁体能替代一部分,也得面对需求基数太大的现实。
想一下子补上20万吨的缺口,根本不可能。
而且不同行业对性能的要求也不一样。
像普通的音响扬声器这些,不需要太高功率和耐温性,要求相对低;
但像高速旋转电机、发动机舱里的设备、航空器件这些,对磁体的性能、稳定性、抗退磁能力、使用寿命要求特别高;
至于国防、卫星、导弹、电子战装备这些高端领域,要求就更苛刻了,不仅要耐高低温,还得抗辐射、不怕震动,用几十年都不能出问题。
所以就算无稀土磁体能在中低端领域先用起来,想进高端领域,难度不是一般的大。
所以未来一到三年,无稀土磁体想替代稀土磁体,基本不可能。
回到最开始的问题,美国不担心稀土卡脖子了吗?
答案是:还没到能放心的地步。
总的来说,中国现在在稀土磁体的制造、深加工和产业链配套上,还是有绝对优势的。
只要中国继续稳定生产和出口,不断提升材料性能,美国想真正摆脱稀土卡脖子,还有很长的路要走。
更新时间:2025-10-04
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