【原创】稀土永磁制备新工艺突破,高性能与低成本可兼得!


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[导读]东北大学裴文利教授团队在热扩渗技术、湿化学法等前沿领域取得重大进展,为稀土永磁材料的高性能化与低成本化开辟了新路径。

www.188betkr.com 讯稀土永磁材料作为现代工业的“维生素”,在节能家电、新能源汽车、风力发电等领域不可或缺。我国稀土资源丰富,但高端永磁材料制备技术曾长期受制于人。

在科技“突围”工程推动下,东北大学裴文利教授团队在稀土永磁制备新工艺上取得重大突破,Ce/La高丰度稀土的应用难题得到有效解决,为稀土资源高值化利用提供了新方案。

稀土永磁材料的重要性

稀土永磁材料是当前已知综合性能最高的永磁材料,比上世纪使用的磁钢磁性能高出100多倍,比铁氧体、铝镍钴性能优越得多。

钕铁硼作为第三代稀土永磁材料,磁能积高达27-50MGOe,被誉为“永磁王”。 这类材料已成为电子技术通讯、新能源汽车、风力发电、节能家电等领域不可或缺的核心材料。

随着全球绿色能源转型加速,高端稀土永磁材料需求持续增长。然而,传统制备工艺存在能耗高、效率低、重稀土依赖性强等问题,制约产业可持续发展。

传统工艺的挑战与技术突破

在辐向取向稀土永磁管研究中,全球技术角逐激烈。日本采用两步热等静压方法制备各向异性永磁管,通过高温高压使粉末烧结致密化,但工艺复杂且对我国实施技术封锁。

传统热压辐向取向永磁环的制备面临诸多限制:由于压机空间和液压机行程制约,磁环长度难以超过35mm;流变流程短导致组织性能不均匀;生产效率低下,无法实现规模化生产。

内蒙古科技“突围”工程专项团队通过热压近终成形工艺突破,实现磁管“一次成型”,减少切削加工量30%以上,大幅降低稀土原料损耗。新工艺流程缩短50%,设备能耗降低25%,单件制造成本下降35%以上。

裴文利教授团队的研究突破

裴文利教授团队长期致力于高性能稀土永磁材料研究,在热扩渗技术方面取得重要进展。

热扩渗技术是一种通过重稀土元素(如Dy)的晶界扩散来显著提升永磁体矫顽力的先进工艺,其核心在于利用DyF?等扩散源涂覆磁体表面,在高温(如880℃)下使Dy元素沿晶界渗入,形成富Dy壳层结构,从而优化晶界富稀土相分布,削弱主相晶粒间的反铁磁耦合,抑制反磁化畴形核。

团队发现Ce/La含量对磁体热扩渗效果有重要影响,随着Ce/La含量增加,热扩渗效果变差。研究表明,在最佳热扩渗工艺下,20%Ce/La含量磁体矫顽力可增加6 kOe以上。团队通过理论计算Dy元素扩散系数,揭示随着Ce、La含量的增加,热扩渗效果变差的机制。

Ce/La含量会导致磁体氧含量增加,使晶界中含有更多氧化物,热扩渗过程中缺少富稀土相的配合,导致Dy元素扩散路径受阻,富Dy壳层分布较差。

团队还开发了湿化学法和爆炸成型技术制备稀土永磁材料的新工艺。湿化学法通过液相合成实现材料成分的分子级控制,为制备高性能磁体提供了新途径。

技术应用与市场前景

稀土永磁新材料在多个领域具有广泛应用前景。市场分析显示,稀土永磁材料在消费电子、电力机械、医疗器械、高端玩具、包装、五金以及航空航天等领域具有广阔应用前景。随着项目生产线不断完善,新技术有望在未来几年内实现规模化生产,为中国稀土产业开辟新增长空间。

未来,随着热扩渗技术的进一步优化和湿化学法的成熟,高性能与低成本兼得的稀土永磁材料将成为可能包头市稀土产业产值已在2024年达到1030.5亿元,成为国内首个突破千亿元的地区,这一技术突破将进一步推动区域经济向创新驱动跃迁。

2025123日,www.188betkr.com 将在浙江·宁波举办2025高端钕铁硼永磁材料制备与应用技术大会”。届时,我们邀请到东北大学裴文利教授出席本次大会并作题为《稀土永磁制备新工艺开发及进展》的报告,裴文利教授将为您介绍东北大学在稀土永磁材料制备中的创新技术。



个人简介:

裴文利,东北大学材料科学与工程学院教授/博士生导师,辽宁省应用磁学会副秘书长,日本国立秋田大学客座教授,英国皇家化学学会(RSC) Advances Reviewer Panel Member。长期从事高性能稀土永磁材料、稀土功能材料、低维磁性纳米材料和磁性器件设计等领域的基础和应用研究。在Adv. Mater.,Acta Mater.、J. Mater. Sci. Technol.等刊物发表SCI收录论文130多篇。取得国家发明专利授权32项(稀土永磁10项)。获辽宁省科技进步一等奖和中国电工学会科技进步二等奖1项。作为项目负责人承担国家自然科学基金面上项目4项,国家重点专项子课题1项;参与国家基金5项,国家重点专项2项。


参考来源:

高宇,裴文利,等:高丰度稀土永磁体热扩渗工艺优化及重稀土扩散行为

孙亚辉,裴文利,等:(Ce,La)含量对高丰度稀土NdFeB磁体热扩渗行为的影响


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