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铈磁体新材料科研及产业化取得重大突破

放大字体  缩小字体 发布日期:2016-08-02  来源:中国冶金设备网  
核心提示:近期,中国钢铁研究总院李卫院士带领的研究团队,针对我国稀土资源的高效和平衡利用问题,经过近10年的基础理论和技术研发,在以铈代钕及全铈磁体新材料研究方面
 近期,中国钢铁研究总院李卫院士带领的研究团队,针对我国稀土资源的高效和平衡利用问题,经过近10年的基础理论和技术研发,在以铈代及全铈磁体新材料研究方面取得了重大突破。

  稀土永磁材料是发展新兴产业、实施《中国制造2025》的关键功能性材料,广泛应用于新能源、智能装备、轨道交通、电子信息等领域。稀土永磁材料是稀土最大的消费市场,占稀土应用总量60%以上。目前,稀土永磁材料主要为钕铁硼磁体。据稀土行业协会统计,2015年我国钕铁硼毛坯产量约为14万吨,占全球份额80%以上。钕铁硼磁体中一般含约30%钕、1%~2%的镝等高价稀土元素。随着稀土永磁电机产业的快速发展,对钕铁硼磁体的需求也大幅增长,镨钕等稀土金属使用量随之不断攀升。

  稀土元素在地壳中主要以物形式存在,而且是共伴生的。在稀土资源中,镧、铈元素约占70%以上,镨、钕元素约占20%,中重稀土元素不足10%,稀土资源的配分特点决定了各稀土元素产品产量与市场需求是不匹配的。不同功能材料对稀土各元素的需求是不同的,从而导致稀土元素应用的不平衡。目前,常规的钕铁硼磁体使用了大量的镨、钕稀土元素,从而也导致了镧、铈等高丰度稀土元素的大量积压,使稀土元素应用不平衡的矛盾加剧。据估计,我国每年约有1万吨左右的镧、铈稀土产品用不掉,产品价格低迷,急需研发新技术、新产品,拓展稀土应用领域。

  铈磁体的核心技术突破与创新表现在双主相磁体、组织结构调控、低温烧结和矫顽力增强技术。铈磁体技术成果产业化具有重大意义:一是新型铈磁体填补了永磁材料中高性能磁体与铁氧体之间的性能断档空白。研究团队针对市场需求,自2015年下半年以来,快速研发10多个质优价廉的新产品投入市场,并初步形成了具有自主知识产权的铈磁体专利群。二是平衡资源利用。富铈磁体中金属铈可替代50%以上的镨钕用量,以富铈磁体年需求量50000吨计,则铈年用量超过8000吨,拓宽了铈元素的应用范围,并有效减少了资源紧缺的镨、钕元素消耗,使稀土永磁材料可用稀土资源翻了一番。三是降低企业生产成本。当前,镨钕金属合金的市场价格较高,而金属铈为3万元/吨,仅为镨钕价格的9%左右,利用廉价铈替代高价镨钕,可大幅降低产品成本,并且具有更高的性价比,有利于进一步拓展下游稀土应用领域。

  目前,新型铈磁体制备技术及其产业化已在宁波复能新材料股份有限公司投入运行,并形成年产6000吨的生产规模,该技术也在钢研集团、山东上达磁性材料有限公司等企业得到推广,初步形成了年产1万吨生产能力,发展势头良好,预计到2020年,年产能将达到5万吨以上。

  钢铁研究总院开发的铈磁体科技成果及产业化和推广应用,实现了从科学研究、实验开发、产业化及推广应用的“三级跳”,为使科学技术成为第一生产力,促进科技成果转化,在企业的快速推广应用探索出了新模式。

  首先,建立风险共担、利益共享、协同创新共同体。他们采用“技术服务+产值收益提成”方式作为技术成果转化的回报,将创新性成果与技术服务相结合,减轻企业的投资风险和一次性科技成果转让费过高,以及后续新产品开发科技支撑脱节的问题,从而加速成果转化,实现共享、多赢、协调发展。

  第二,问题导向、需求引领、实施产业链创新。稀土作为功能性材料,必须以市场需求为导向,与中高端应用紧密结合。铈磁体技术创新,就是从研究如何解决稀土资源合理开发、高效平衡利用与拓展市场应用问题紧密结合,正向设计、系统攻关、全产业链优化研发及产业化方案。在国家支持下,钢铁研究总院将铈磁体研究列入自然基金等重点项目,组成科研团队攻关,实现基础理论创新,形成具有自主知识产权的稀土铈磁体产业链创新技术专利群。

  第三,科研团队、工程中心、精准研发新产品,形成“研产销用”一条龙新模式。不仅将铈磁体技术实现产业化,更要使其不断完善、持续创新发展,依据市场需求,确定产品性能,通过科技成果转化为应用技术,以利于降低生产成本、优化产品性能、提高产品性价比,不断开发市场急需的新功能材料、新产品。为此,钢铁研究总院合作建立院士工作站、企业工程技术中心等培养技术力量,使技术创新成为企业发展新动能的最活跃要素,全方位渗透到企业生产、营销和管理全过程。

 




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