钕铁硼(Nd—Fe—B)永磁是第三代稀土永磁。它以其磁性高、价格比较低廉及具有很大的机械强度等优点,引起了国内外专家的青睐和重视。
一九八三年九月,在北京举行的第七届国际稀土永磁及其应用会议上,日本科学家金子秀夫在报告中提到日本特殊金属公司研制成功了高性能、廉价的新型Nd-Fe基永磁材料,并开发出三种产品;同年十一月,在美国匹滋堡举行的“3M”国际会议上,日本住友特殊金属公司的佐川真人又正式公布了该磁体的成份为Nd-Fe—B,生产工艺为粉末冶金以及详细的工艺条件。最高磁能积为38MGOe以上。一九八六年三月,日本住友公司正式报道了50.6MGOe的磁能积,已达到理论上限的76%。近一年来,在改进温度稳定性、提高工作温度和抗氧化性等方面有了较大进展,使Nd-Fe-B磁体更符合实用技术开发的要求。近几年,美国、西欧和我国许多磁性材料技术专家相继发表了不少论文,对铁钕硼永磁材料和器件的开发、应用,给予了充分的肯定和高度的重视。
钕铁硼永磁具有那些优点呢?
(1)钕铁硼磁能积很高,是铝镍钴永磁的六倍,是钐钴永磁的一倍半;(2)具有高的剩余磁感应强度;(3)钕铁硼永磁价格还不到钐钴的二分之一;(4)原材料资源丰富(我国钕储量约为衫储量的十倍);(5)钕铁硼永磁体比钐钴的比重小、强度高、易加工。
由于这些特性和优点,钕铁硼的开发和利用得到了迅速发展。据统计,一九八六年全世界Nd—Fe—B系材料的生产能力已达到500吨/年。据法国科学家的估计,全世界Nd-Fe-B磁体的产量到一九九○年将达到3000吨/年。
利用永久磁铁制造永磁电机。已有很久的历史。世界上第一台电机,就是永磁电机。但是,早期的永磁材料磁性很弱,电机笨重,体积大。采用稀土永磁材料后,永磁电机体积大大缩小,重量减轻。又由于永磁电机不需要励磁绕组和励磁电源,可以取消集电环和电刷,因而,结构简单,维护方便。特别是对一些有特殊技术要求(如超高速)的电视和对一些特殊环境下使用的电机(如防爆电机),永磁电机比电励磁电机具有更突出的优越性。
钕铁硼在同步电动机领域应用,可具有更高的峰值力矩,良好的散热条件,较低的电机械时间常数。钕铁硼磁体在伺服电动机中的应用将推进工业生产的高度自动化,在遥控机械装置、数据程序的外围设备、数据机床以及航空、航天技术及交通运输设备上得到广泛应用。
美国斯特耐特(CK·J·Strnat)教授是稀土永磁理论的奠基人之一。他认为,“稀土永磁在电气、机械装置上有广泛的应用,在机械力和力矩装置中,将有显著的优点”。目前,稀土永磁不仅已广泛用于各种磁性传感器、仪表磁路以及流量计、电度表、油井打捞器吸头等仪器仪表行业,而且广泛用于石油、化工、医药、交通、航空、航天、食品、造纸等工业,均获得非常显著的经济效益和社会效益。
我国开发、利用钕铁硼永磁的科研、生产,起步并不晚,一九八四年开始了Nd-Fe—B的小量生产,一九八五年取得了最高磁能积达44.5MGOe的实验室结果,并生产了二吨磁钢材料。近两年发展得更快。包头稀土研究院在一九八七年八月发表了《国内钕铁硼永磁的发展》,引起关注。稀土专家谢宏祖等“高能Nd-Fe—B永磁体的研制”以及国家发明奖获得者李国坤高级工程师“拉推磁路”的发明受到国家重视。一九八六年,我国钕铁硼材料生产已达20吨。预计,到一九九○年可望在建成的几个生产线中,将生产出Nd—Fe—B磁体300吨。但这还远远不能满足国内外市场的需要。目前国内比较成功的应用研究有永磁电机、磁力传动器、油田用防蜡器、增注降粘器、磁选机、各种磁疗器械、风力发电机等。这些技术的研究已进入试验或试生产阶段,有的已应用于生产实践。但由于各方面原因,多数厂家未形成工业化的生产规模。
赵紫阳同志指出“稀土应用前途光明,要充分利用我国的稀土资源,立足国内搞好开发利用”。方毅同志强调要求,“我国稀土工业在国际上要达到技术水平第一,产量第一,应用第一和出口第一”。因此,推进我国稀土工业更迅速的发展,是发挥我国这一资源优势,迅速进入国际机电工业技术革命大循环的重要突破口和战略方向。
甘肃省的稀土产量在东南亚位居首位。稀土公司各种产品在国内外已享有盛名。近年来又陆续建成了氧化钕、氧化镨生产线。钕是生产钕铁硼永磁材料的重要保证。兰州钢厂的高纯氩气和纯铁也提供了优越的条件。兰州电机厂的设备稍加技术改造就可以生产出各种钕铁硼电机。特别是兰州地区科研部门和高等院校有一批高级技术人才,长期从事稀土永磁材料和应用的理论和技术研究,在钕铁硼理论、生产工艺和全密封输送泵技术方面,已处于国内外领先地位。有些技术在实际应用中已取得很大的经济效益和社会效益。
为了发挥甘肃稀土产量大的长足优势,充分调动兰州地区从事磁性材料和器件的研制和开发的科技群体力量,依托兰州已具备的工业条件。兰州市人民政府已果断决定成立“中国兰州磁性器件集团公司”,邀请全国各地科研机构、高等院校、生产厂家和使用单位横向联合,使得科、工、贸一体化,实行自主开发,自主经营的运行竞争机制,尽快把已开发出的二十多个新技术项目陆续投入批量生产。目前,兰州已同全国各地三十二个厂家、科研单位和高等院校进行了联合,正在按专业化原则,协作配套组织新产品开发和生产。
我们相信,兰州在未来的发展中,一定会成为我国磁性器件的基地城市。(兰州市副市长 张文范)