中国科学院宁波材料技术与工程研究所在高丰度稀土永磁材料领域取得重要突破。该所科研团队成功研发出一种基于高丰度钇(Y)元素的混合稀土永磁材料,并在产业化应用方面取得了显著进展,为降低高性能稀土永磁材料对稀缺重稀土元素的依赖、优化稀土资源利用结构开辟了新路径。
稀土永磁材料,特别是钕铁硼(NdFeB)磁体,是现代高新技术产业的核心关键材料,广泛应用于新能源汽车、风力发电、节能家电、电子信息及航空航天等领域。传统高性能钕铁硼磁体严重依赖镝(Dy)、铽(Tb)等稀缺重稀土元素来提升其矫顽力和高温稳定性。这些重稀土元素全球储量有限、分布不均且价格高昂,导致材料成本高企,并存在供应链风险。
针对这一瓶颈问题,宁波材料所的研究团队另辟蹊径,将目光投向了储量更为丰富、成本相对较低的轻稀土元素——钇。钇在稀土元素中丰度较高,价格优势明显,但其单独用于永磁材料时磁性能不佳。团队通过创新的材料设计与制备工艺,成功将高丰度钇与其它稀土元素(如钕、镨等)进行精准复合与微观结构调控,开发出新型的钇基混合稀土永磁材料。
关键技术突破在于:通过先进的合金成分设计,优化了钇在磁体主相和晶界相中的分布与作用,有效提升了材料的本征磁性能;创新了熔炼、制粉、烧结及后续热处理工艺,实现了磁体微观组织的精细调控,显著增强了其矫顽力和热稳定性;团队成功解决了钇元素易氧化、在传统工艺中难以有效合金化等技术难题,确保了材料批次生产的稳定性和一致性。
实验结果表明,新研发的钇基混合稀土永磁材料在保持较高剩磁和最大磁能积的其矫顽力得到了大幅提升,高温退磁特性也满足多数高端应用场景的要求。与部分采用重稀土的传统磁体相比,新材料在综合磁性能上具备了良好的竞争力,同时原材料成本预计可降低15%-30%。
更为重要的是,该研究成果已走出实验室,迈向产业化。研究团队与多家国内磁材生产企业合作,成功建立了中试生产线,实现了该新型材料的公斤级批次稳定制备。目前,部分样品已送交下游电机企业进行应用验证,在驱动电机等部件中表现出良好的性能匹配性和可靠性。这一进展标志着我国在高丰度稀土永磁材料的自主研发与产业化应用方面迈出了坚实一步。
此项新进展不仅有助于缓解我国对重稀土资源的战略依赖,保障稀土永磁产业链的安全与稳定,同时也为高丰度稀土元素的高值化利用提供了成功范例,符合国家绿色低碳和资源高效利用的战略方向。宁波材料所将继续深化基础研究,进一步优化材料性能,拓展应用领域,并推动该技术的大规模产业化,为我国新材料产业的高质量发展和全球稀土资源的平衡利用贡献重要力量。
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更新时间:2026-01-13 10:30:06