SMM, 13 февраля: В эпоху стремительного технологического прогресса существует материал, который, несмотря на свои небольшие размеры, обладает огромной энергией и играет ключевую роль во многих областях — магнитные материалы NdFeB.
NdFeB (неодим-железо-бор) — это тип редкоземельного постоянного магнитного материала, состоящего преимущественно из неодима, железа и бора, с молекулярной формулой Nd₂Fe₁₄B. Неодим составляет 25%–35%, железо — 65%–75%, а бор — около 1%. Несмотря на кажущуюся простоту состава, он обладает выдающимися свойствами и считается "Королем современных постоянных магнитов", являясь самым сильным постоянным магнитным материалом на сегодняшний день. Он способен поднимать железные блоки, в 1,000 раз превышающие его собственный вес, и обладает такими преимуществами, как высокая остаточная магнитная плотность, высокая коэрцитивная сила и высокий магнитный энергетический продукт, при этом оставаясь относительно экономичным.
История развития магнитных материалов NdFeB также отмечена технологическими инновациями. В 1970-х годах ученые начали изучать магнитные свойства редкоземельных сплавов и обнаружили некоторые сплавы с высокой коэрцитивной силой и относительно высоким магнитным энергетическим продуктом. К началу 1980-х годов исследователи японской компании Sumitomo Electric Industries открыли сплавы NdFeB, магнитный энергетический продукт которых значительно превосходил другие известные на тот момент магнитные материалы. В 1982 году Sumitomo Electric Industries успешно изготовила магниты NdFeB и представила их для коммерческого использования. Впоследствии, с конца 1980-х до 1990-х годов, технологии производства постоянно совершенствовались, улучшая характеристики и конкурентоспособность этих магнитов по стоимости. Вступив в 21-й век, сфера применения магнитов NdFeB продолжает расширяться, особенно в таких областях, как ветроэнергетика, электромобили, электроинструменты и электронные устройства. Развитие NdFeB в Китае можно разделить на три этапа: с 1983 по 1996 годы в основном следовали зарубежным технологиям; с 1996 по 2005 годы решались вопросы массового производства и началось промышленное производство; с 2005 года по настоящее время сосредоточено внимание на решении вопросов регулирования магнитных характеристик высокопроизводительных магнитов, сбалансированного использования редкоземельных элементов и улучшения эксплуатационных характеристик материалов.
В настоящее время процессы производства магнитов NdFeB включают в себя в основном спекание, склеивание и литье под давлением. Магниты NdFeB, изготовленные методом спекания, обладают чрезвычайно высокой коэрцитивной силой и максимальным магнитным энергетическим продуктом, стабильными магнитными свойствами и меньшим весом по сравнению с обычными магнитами. Магниты, изготовленные методом склеивания, формируются за один этап, исключая необходимость в дополнительных операциях резки, и могут быть обработаны в различные формы постоянных магнитов NdFeB с помощью шлифовки, нарезки, резки проволокой, вырезания и сверления.
В плане областей применения магнитные материалы NdFeB достигли "многостороннего успеха". В секторе NEV они являются ключевыми материалами для приводных двигателей, значительно повышая эффективность двигателей и дальность хода. Спрос на NdFeB в индустрии NEV вырос с 8,000 тонн в 2015 году до 35,000 тонн в 2022 году, с совокупным среднегодовым темпом роста 23%. В секторе ветроэнергетики каждая ветряная турбина с прямым приводом потребляет около 1 тонны NdFeB, что делает его предпочтительным материалом для генераторов с постоянными магнитами благодаря высокому магнитному энергетическому продукту и отличной температурной стабильности. В потребительской электронике такие продукты, как TWS-наушники и микромоторы, требуют ультратонких магнитов, что стимулирует исследования и разработки нанокристаллического NdFeB. Он также широко используется в таких компонентах, как динамики, вибромоторы и жесткие диски в смартфонах, планшетах и ноутбуках. В секторе промышленной робототехники магнитные материалы NdFeB используются в двигателях, датчиках и других компонентах, повышая точность и надежность роботов. С быстрым ростом мирового рынка промышленной робототехники спрос на высокопроизводительный NdFeB продолжает расти. В медицинской сфере магниты NdFeB используются в оборудовании МРТ для создания сильных магнитных полей, помогая врачам в диагностике заболеваний, а также применяются в медицинских роботах и устройствах магнитотерапии. Кроме того, магнитные материалы NdFeB эффективно повышают энергоэффективность и производительность оборудования в таких областях, как инверторные кондиционеры, энергосберегающие лифты, серводвигатели и станки.
С точки зрения развития отрасли, глобальный переход к углеродной нейтральности стимулирует непрерывное расширение сектора новой энергетики. Международное энергетическое агентство прогнозирует, что к 2030 году глобальный уровень проникновения NEV достигнет 60%, что соответствует потенциальному спросу на NdFeB, превышающему 100,000 тонн в год. Установленная мощность оффшорной ветроэнергетики, как ожидается, будет расти со среднегодовым темпом 15%. Между тем, с развитием технологий интеллектуального производства и промышленного интернета, индустрия NdFeB постепенно достигает интеллектуального производства и цифровой трансформации. "14-й пятилетний план" Китая обозначил редкоземельные элементы как стратегические ресурсы, и правительство ввело ряд политических мер для поддержки исследований и разработок, а также производства новых материалов, таких как NdFeB.
» Подайте заявку на бесплатную пробную версию базы данных цепочки поставок металлов SMM
Однако рынок редкоземельных постоянных магнитных материалов также сталкивается с некоторыми вызовами. Дефицит и волатильность цен на редкоземельные ресурсы являются значительными факторами, влияющими на развитие рынка. Редкоземельные элементы имеют ограниченные запасы на Земле, и поставки некоторых из них сталкиваются с узкими местами. Кроме того, значительные колебания цен на редкоземельные элементы создают трудности для контроля затрат на производство редкоземельных постоянных магнитных материалов. В будущем, с непрерывным развитием технологий, разработка новых типов редкоземельных постоянных магнитных материалов, снижение зависимости от дефицитных редкоземельных элементов и повышение уровня переработки ресурсов станут ключевыми аспектами для решения этих вызовов.
