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新材料产业介绍解析

时间:2021-07-15 05:59 作者:admin 点击:

  2021足球欧洲杯新材料产业介绍 ——磁性材料 邳州市高新区招商局 目录 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 高新区四大主导产业 新材料简介及分类 常用永磁材料分类 稀土、稀土永磁的发展历史 钕铁硼磁性材料及其应用领域 钕铁硼磁性材料的生产工艺 国家主要的稀土行业发展政策 稀土永磁产业的发展概况 高新区永磁材料企业介绍 重点合作企业与研究机构 一、高新区四大主导产业 ? ? 节 能 环 保 新 材 料 ? 生 物 及 新 医 药 ? 先 进 机 械 制 造 二、新材料简介及分类 ? 1.什么是新材料? ? 新材料是指那些新出现或已在发展中的、具有传统材料所 不具备的优异性能和特殊功能的材料。新材料与传统材料 之间并没有截然的分界,新材料在传统材料基础上发展而 成,传统材料经过组成、结构、设计和工艺上的改进从而 提高材料性能或出现新的性能都可发展成为新材料。 ? 2.新材料的分类 ? 按组成成分可分为金属材料、无机非金属材料( 如陶瓷、砷化镓半导体等)、有机高分子材料、 先进复合材料四大类。 ? 按材料性能分为结构材料和功能材料。 ? 结构材料主要是利用材料的力学和理化性能,以满足高强 度、高刚度、高硬度、耐高温、耐磨、耐蚀、抗辐照等性 能要求; ? 功能材料主要是利用材料具有的电、磁、声、光热等效应 , 以实现某种功能,如半导体材料、磁性材料、光敏材 料、热敏材料、隐身材料和制造、氢弹的核材料等 。 ? 按照新材料的用途和性质,《中国新材料产品 与技术指导目录》将新材料产品分为: ? 1.电子信息材料 ? 2.节能新材料 ? 3.纳米材料 ? 4.先进复合材料 ? 5.先进金属材料 ? 6.化工新材料 ? 7.先进陶瓷材料 ? ? ? ? ? ? ? ? 8.碳材料 9.膜材料 10.超导材料 11.生物医用材料 12.生态环境材料 13.新型建筑材料 14.稀土材料 15.磁性材料 ? 1.电子信息材料 ? (1)微电子材料:晶圆、封装料、光刻胶、金丝、浆料 、电子化学品、IGBT、功率MOS ? (2)光电子材料:光棒光纤、光器件、光盘、磁记录材 料 ? (3)平板显示材料:偏光片、滤光片、玻璃、液晶、PDP 稀土荧光粉、OLED发光料 ? (4)固态激光材料:人工晶体、非线性光学材料、特种 玻璃、镀膜材料 ? 2.节能新材料 ? (1)半导体照明材料:衬底、外延片、MO源、高纯气体 、封装料 ? (2)光伏电池材料:多晶硅、单晶硅、薄膜、玻璃 ? (3)新能源材料:燃料电池电极、固体氧化物、二次电 池电极、膜、锂离子聚合物、储氢合金粉及其他储氢材料 ? 3.纳米材料 ? 纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围 (1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料,这大约相 当于10~100个原子紧密排列在一起的尺度。 ? 4.先进复合材料 ? 复合材料,是由两种或两种以上不同性质的材料,通过物 理或化学的方法,在宏观(微观)上组成具有新性能的材 料。各种材料在性能上互相取长补短,产生协同效应,使 复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要 求。 ? 复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。 ? 金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。 ? 非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。 增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、 碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。 ? 5.先进金属材料 ? (1)超级钢:新普碳、超合金、复相、专用钢、耐高温 耐磨耐腐蚀材料、特种材、非晶合金(金属玻璃) ? (2)贵金属与有色:高纯贵金属、铝镁钛轻合金及材、 特种铜材 ? 6.化工新材料 ? 化工新材料是发展信息、航空、航天、能源、生物、汽车 、建筑、医药等涉及国民经济各个主要领域的重要基础材 料,具有广阔的行业发展前景。主要包括有机硅、有机氟 、改性塑料、工程塑料及塑料合金、特种橡胶、特种纤维 、特种涂料、制冷剂、精细化工产品等。 ? 7.先进陶瓷材料 ? 主要分为功能陶瓷和结构陶瓷 ? 功能陶瓷特性:微波、瓷介电子元件、压电、敏感、透明 ? 结构陶瓷特性:蜂窝、耐磨、高温、高韧、涂层、陶瓷基 复合 ? 8.碳材料 ? 主要分为传统碳材料、新型碳材料和碳纳米材料 ? 传统碳材料:人靠石墨、活性炭、炭黑 ? 新型碳材料:碳纤维、玻璃碳、热解碳、高密度各向同性 石墨、碳复合材料 ? 碳纳米材料:富勒烯、碳纳米管 ? 9.膜材料 ? 膜结构材料是由基布和涂层两部分组成.基布主要采用聚 酯纤维和玻璃纤维材料;涂层材料主要聚氯乙烯和聚四氟 乙烯。 ? 10.超导材料 ? 超导材料,是指具有在一定的低温条件下呈现出电阻等于 零以及排斥磁力线的性质的材料。现已发现有28种元素和 几千种合金和化合物可以成为超导体。 ? 11.生物医用材料 ? 生物医学材料指的是一类具有特殊性能、特种功能,用于 人工器官、外科修复、理疗康复、诊断、治疗疾患,而对 组织不会产生不良影响的材料。现在各种合成材料和 天然高分子材料、金属和合金材料、陶瓷和碳素材料以及 各种复合材料,其制成产品已经被广泛地应用于临床和科 研。 ? 12.生态环境材料 ? 生态环境材料是指那些具有良好的使用性能和优良的环境 协调性的材料。良好的环境协调性是指资源、能源消耗少 ,环境污染小,再生循环利用率高。 ? 13.新型建筑材料 ? “新型建筑材料”,简称新型建材,是区别于传统的砖瓦 、灰砂石等建材的建筑材料新品种,行业内将新型建筑材 料的范围作了明确的界定,即新型建筑材料主要包括新型 墙体材料、新型防水密封材料、新型保温隔热材料和装饰 装修材料四大类。 ? 14.稀土材料 ? 稀土元素最初是从瑞典产的比较稀少的矿物中发现的,“ 土”是按当时的习惯,称不溶于水的物质,故称稀土。以 稀土元素为材料的叫做稀土材料。 ? 15.磁性材料 ? 磁性材料,通常所说的磁性材料是指强磁性物质,是古老 而用途十分广泛的功能材料。磁性材料按磁化后去磁的难 易可分为软磁材料和硬磁材料(永磁材料)。磁化后容易 去掉磁性的物质叫软磁性材料,不容易去磁的物质叫硬磁 性材料。一般来讲软磁性材料剩磁较小,硬磁性材料剩磁 较大。 ? 磁性材料的分类 ? 软磁材料 ? 功能主要是导磁、电磁能量的转换与传输。因此,对这类材料要求有 较高的磁导率和磁感应强度,同时磁滞回线的面积或磁损耗要小。 ? 永磁材料 ? 经外磁场磁化以后,即使在相当大的反向磁场作用下,仍能保持一部 或大部原磁化方向的磁性。对这类材料的要求是剩余磁感应强度Br高 ,矫顽力BHC(即磁性材料抗退磁能力)强,磁能积(BH)大。 ? 旋磁材料 ? 具有独特的微波磁性,如导磁率的张量特性、法拉第旋转、共振吸收 、场移、相移、双折射和自旋波等效应。 ? 压磁材料 ? 这类材料的特点是在外加磁场作用下会发生机械形变,故又称磁致伸 缩材料,它的功能是作磁声或磁力能量的转换。 三、常用的永磁材料分类 ? ? ? ? ? 铝镍钴类永磁合金 铁铬钴系永磁合金 永磁铁氧体 稀土永磁材料 复合永磁材料 ? 铝镍钴类永磁合金 ? 以铁、镍、铝元素为主要成分,还含有铜、钴、 钛等元素。具有高剩磁和低温度系数,磁性稳定 。分铸造合金和粉末烧结合金两种。20世纪30~ 60年代应用较多,现多用于仪表工业中制造磁电 系仪表、流量计、微特电机、继电器等。 ? 铁铬钴系永磁合金 ? 以铁、铬、钴元素为主要成分,还含有钼和少量 的钛、硅元素。其加工性能好,可进行冷热塑性 变形,磁性类似于铝镍钴系永磁合金,并可通过 塑性变形和热处理提高磁性能。用于制造各种截 面小、形状复杂的小型磁体元件。 ? 永磁铁氧体 ? 主要有钡铁氧体和锶铁氧体,其电阻率高、矫顽 力大,能有效地应用在大气隙磁路中,特别适于 作小型发电机和电动机的永磁体。永磁铁氧体不 含贵金属镍、钴等,原材料来源丰富,工艺简单 ,成本低,可代替铝镍钴永磁体制造磁分离器、 磁推轴承、扬声器、微波器件等。但其最大磁能 积较低,温度稳定性差,质地较脆、易碎,不耐 冲击振动,不宜作测量仪表及有精密要求的磁性 器件。 ? 稀土永磁材料 ? 主要是稀土钴永磁材料和钕铁硼永磁材料。主要 用于低速转矩电动机、启动电动机、传感器、磁 推轴承等的磁系统。钕铁硼永磁材料是第三代稀 土永磁材料,其剩磁、矫顽力和最大磁能积比前 者高,不易碎,有较好的机械性能,合金密度低 ,有利于磁性元件的轻型化、薄型化、小型和超 小型化。但其磁性温度系数较高,限制了它的应 用。 ? 钕铁硼永磁材料按生产工艺不同分为以下三种 ? (1)、烧结钕铁硼(Sintered NdFeB)——烧结钕铁硼 永磁体经过气流磨制粉后冶炼而成,矫顽力值很高,且拥 有极高的磁性能,其最大磁能积(BHmax)高过铁氧体 (Ferrite)10倍以上。其本身的机械性能亦相当之好,可 以切割加工不同的形状和钻孔。高性能产品的最高工作温 度可达200摄氏度。由于它的物质含量容易导致锈蚀,所 以根据不同要求必须对表面进行不同的凃层处理。(如镀 锌、镍、环保锌、环保镍、镍铜镍、环保镍铜镍等)。非 常坚硬和脆,有高抗退磁性,高成本/性能比例,不适用 于高工作温度(200℃)。 ? (2)、粘结钕铁硼(Bonded NdFeB)——粘结钕 铁硼是将钕铁硼粉末与树脂、塑胶或低熔点金属 等粘结剂均匀混合,然后用压缩、挤压或注射成 型等方法制成的复合型钕铁硼永磁体。产品一次 成形,无需二次加工、可直接做成各种复杂的形 状。粘结钕铁硼的各个方向都有磁性,可以加工 成钕铁硼压缩模具和注塑模具。精密度高、磁性 能极佳、耐腐蚀性好、温度稳定性好。 ? (3)、注塑钕铁硼(Zhusu NdFeB)——有极高 之精确度、容易制成各向异性形状复杂的薄壁环 或薄磁体。 ? 复合永磁材料 ? 由永磁性物质粉末和作为粘结剂的塑性物质复合 而成。由于其含有一定比例的粘结剂,故其磁性 能比相应的没有粘结剂的磁性材料显著降低。除 金属复合永磁材料外,其他复合永磁材料由于受 粘结剂耐热性所限,使用温度较低,一般不超过 150℃ 。但复合永磁材料尺寸精度高,机械性能 好,磁体各部分性能均匀性好,易于进行磁体径 向取向和多极充磁。主要用于制造仪器仪表、通 信设备、旋转机械、磁疗器械及体育用品等。 ? 什么是稀土? ? 1.稀土是17种金属的合称; ? 2.元素各具有特异的光、电、磁和催化剂等性能 ,具有神奇的作用; ? 3.世界上每六项发明就有一项与稀土有关; ? 4.在军事方面,更有着不可替代的作用,是重要 战略资源; ? 5.中东有石油,中国有稀土。 元素 序号 21 39 57 58 59 60 61 62 化学 符号 Sc Y La Ce Pr Nd Pm Sm 名称 钪 钇 镧 铈 镨 钕 钷 钐 英文名称 Scandium Yttrium Lanthanum Cerium Prageodymium Neodymium Promethium Samarium 应用范围 铝钪合金(用于制造航天器械、水银灯配 件) 钇铝石榴石(YAG)、YBCO高温超导体、 钇铁石榴石(YIG) 高折射率玻璃、燧石、氢气储藏装置、电 池电极、相机镜片、石油提炼液体催化过 程(FCC)催化剂 氧化剂、抛光粉、玻璃和瓷器的染料、 石油提炼液体催化过程(FCC)催化剂 稀土磁铁、激光、玻璃和珐琅制品染料、 燧石 稀土磁铁、激光、玻璃和瓷器的紫色染料、 陶瓷电容器 核电池 稀土磁铁、激光、中子捕获装置、激微波 元素 序号 63 64 化学 符号 Eu Gd 名称 铕 钆 英文名称 Europium Gadolinium 应用范围 红色和蓝色的荧光粉、激光、水银灯部件 稀土磁铁、高折射指数玻璃、石榴石、激 光、X射线管、电脑记忆体、中子捕获装置 65 66 67 68 69 Tb Dy Ho Er Tm 铽 镝 钬 铒 铥 Terbium Dyasprosium Holmium Erbium Thulium 绿色荧光粉、激光、荧光灯 稀土磁铁、激光 激光 激光、钒钢 便携式X射线 Yb Lu 镱 镥 Ytterbium Lutetium 红外线激光、还原剂 高折射率玻璃 世界稀土分布(吨) 马来西亚, 印度, 3100000, 30000, 0% 3% 美国, 13000000, 13% CIS, 19000000, 19% 澳大利亚 巴西 中国 CIS 印度 马来西亚 美国 澳大利亚, 5400000, 6% 巴西, 48000, 0% , 22000000, 22% 中国, 36000000, 37% ? 我国的稀土分布 ? 三大基地: ? 1.以包头混合型稀土矿为原料形成的北方 稀土生产基地,年分离能力约8万吨; ? 2.以南方七省的离子型矿为原料的中重稀 土生产基地,年分离能力为6万吨; ? 3.以四川冕宁氟碳铈矿为原料的氟碳铈矿 生产基地,年分离约3万吨。 我国稀土分布示意图 南方七省, 3% 四川凉山, 3% 山东微 山, 8% 山东微山 四川凉山 南方七省 其他 包头白云鄂博 其他, 3% 包头白云鄂博, 83% ? 什么是稀土永磁? ? 稀土永磁材料是将钐、钕混合稀土金属与 过渡金属(如钴、铁等)组成的合金,用 粉末冶金方法压型烧结,经磁场充磁后制 得的一种磁性材料。 四、稀土、稀土永磁的发展历史 ? 我国的稀土发展: ? 1.始于20世纪50年代,工艺技术落后,只能出口矿 石; ? 2.1972年徐光宪教授实现了分离稀土技术的突破; ? 3.20世纪80、90年代,稀土开发得到了迅猛发展, 高峰时占世界产能的97%; ? 4.分离技术领先,应用技术落后。 ? 稀土永磁的发展: ? 1963年美国人发现了钐钴永磁为第一代稀土永磁 ,最大磁能积超过199KJ/m3; ? 1973年又出现了性能更好的第二代稀土永磁,最 大磁能积已达258.6KJ/m3; ? 1983年日本住友特殊金属公司和美国通用公司各 自研制成功钕铁硼永磁,最大磁能积高达 431.3KJ/m3,称为第三代稀土永磁,被誉为“万 磁之王”。 ? 近年来研发的纳米晶双相复合永磁材料,其理论 磁能积可达1090KJ/m3,是任何一种单相永磁材料 所无法达到的。 纳米晶双相复 合永磁材料 第二代 Sm2Co17 第一代 SmCo5 第三代 Nd2Fe14B Nd2Fe14B/α-Fe Nd2Fe14B/Fe3B … 五、钕铁硼磁性材料及其应用领域 ? 钕铁硼磁性材料是钕、氧化铁等的合金,又称磁 钢。作为稀土永磁材料发展的最新结果,由于其 优异的磁性能而被称为“万磁之王”。 ? 钕铁硼具有极高的磁能积和矫力,同时高能量密 度的优点使钕铁硼永磁材料在现代工业和电子技 术中获得了广泛应用,从而使仪器仪表、电声电 机、磁选磁化等设备的小型化、轻量化、薄型化 成为可能。 ? 钕铁硼磁性材料的应用领域: ? 电声领域:扬声器、受话器、传声器、报警器、舞台音响 、汽车音响等。 ? 电子电器:永磁机构真空断路器、磁保持继电器、电度表 、水表、计声器、干簧管、传感器等。 ? 电机领域:VCM、CDDVD-ROM、发电机、电动机、伺服电机 、微型电机、马达、振动马达等。 ? 机械设备:磁分离、磁选机、磁吊、磁力机械等。 ? 医疗保健:核磁共振仪、医疗器械、磁疗保健品、磁化节 油等。 ? 行业:磁化防蜡器、管道除垢器、磁夹具、自动麻将 机、磁性锁具、门窗磁、箱包磁、皮具磁、玩具磁、工具 磁、工艺礼品包装等。 ? 钕铁硼磁性材料最主要的应用领域是VCM(音圈马 达),目前国外生产的烧结钕铁硼磁体约有一半 用于VCM。除VCM以外,应用较多的领域是电动机 和发电机,随着汽车工业的发展,今后这一领域 对钕铁硼磁体的需求量将有较大增长。 ? 稀土永磁电机市场潜力大,是国内尚未充分开发 的巨大领域。目前稀土永磁电机约有200万kW,只 相当于各类电机总容量4亿kW的0.5%。若用稀土高 效节电机替代老式J-JO及J2-JO2系列电机的50%, 即1亿kW,则约需高性能烧结钕铁硼磁体5万吨。 使用稀土永磁高效电机可节能15%-20%,减轻电机 重量20%以上。稀土永磁高效电机已列为科技部 稀土应用工程重点项目。 阿尔法磁谱仪-2 ? 阿尔法磁谱仪是一台先进技术的宇宙射线探测仪 ,设计者是华裔物理学家、诺贝尔奖获得者丁肇 中,其设计和建造的初衷是寻找宇宙中的反物质 和躲藏在黑暗中的暗物质,磁谱仪安装在国际空 间站的外部主桁架上,最初的磁铁仅仅能发挥几 年的功效,更换后的永久磁铁能够运转更长的时 间。 六、钕铁硼磁性材料的生产工艺 ? 近几年, 国内部分口岸的监管部门相继发现并查 扣了多批以稀土精矿、稀土铁合金、稀土氧化物 等名义报关进口的钕铁硼废料。由于这类废物没 有列入我国允许进口的废物目录中, 根据《固体 废物污染环境防治法》及相关规定, 钕铁硼废料 是目前我国不能进口的。但大量的钕铁硼废料进 口说明了它的商业特性和资源特性。钕铁硼永磁 材料主要成分为稀土、铁、硼, 其中稀土主要为 金属钕, 也可用部分镝、镨等其他稀土金属替代, 铁也可被钴、铝等替代。 ? 钕铁硼的工业生产方法主要有烧结法和粘结法两 大类, 由于烧结钕铁硼的产量比粘结钕铁硼要大 得多, 因此, 烧结钕铁硼生产过程是废料的主要 来源, 烧结钕铁硼的生产工艺如下图所示: 配料 冶炼与 铸锭 粗破 制粉 磁场取向 与压型 烧结 性能检测 机械加工与表面处理 回火 ? 钕铁硼生产过程从原料预处理到最后产品检测, 每一步都不可避免地产生废料或废品。 ? (1) 原料预处理工序中产生各种单一原料的损耗 物, 如金属钕、纯铁、硼铁、金属镝、钴等。 ? (2) 制粉过程的同时进行分级, 粒径大于要求的 颗粒返回气流磨进行处理,粒径小于要求的颗粒被 分出来, 粉粒构成了碎屑的一部分; ? (3) 磁场取向和压型中按照产品要求将粉末压制 成一定形状与尺寸的压坯并保持在磁场取向中获 得的晶体取向度, 在压坯从模具中脱模时, 由于 脱模不完全, 会产生一些缺角、开裂等形状缺陷 的残次品; ? (4) 烧结过程使压坯发生一系列的物理化学变化, 如粉末颗粒表面吸附气体被排除、有机物蒸发与 挥发、应力消除、粉末颗粒表面氧化物还原、变 形颗粒回复和再结晶等, 在这些过程中容易产生 因内应力消除不完全造成的开裂等形状缺陷的残 次品, 也会产生因磁性能不合格的残次品; ? (5)机械加工过程中的切割和打磨产生一部分碎 屑; ? (6)表面处理( 镀铜、镀镍、镀锌等)的不合格 品; ? (7) 在一些工序中被严重氧化的钕铁硼废料, 如熔炼铸锭工序产生的氧化皮、在制粉工序产 生的超细粉由于暴露空气中而着火的磁粉, 在 磁场成型时散落的合金粉, 机加工工序中的磨 削粉等。全流程产生废料大约为30%~40%。在 这些环节中,机加工所产生的废料占全部废料 的80-90%。除此之外也有来源于钕铁硼磁性产 品的设备报废后的回收物。 ? 目前常用的钕铁硼废料回收工艺,根据磁性废料 的组分及特性, 第一步是采用硫酸溶解、硫酸钠 复盐沉淀、草酸转化、烘干煅烧等工艺过程获得 氧化钕, 工艺流程如下图: 钕铁硼废料 硫酸 硫酸钠 焙烧 细磨 酸溶 复盐沉淀 氧化钕产品 煅烧 烘干 草酸转化 草酸 ? 该工艺流程稳定可行,具有工艺流程短,设备少 , 易于解决,作业简便且稳定;产品质量好 (Nd2O3≥95%),回收率高( ≥85%);原辅材料耗 量少,产品成本低等特点。工艺过程完全闭环, 基本可以达到无排放、成本低、无污染。 ? 我国稀土矿存在过度开采等现象, 造成生态破坏 和环境污染。利用钕铁硼废料有利于保护我国矿 山环境和矿产资源。 七、国家主要的稀土行业发展政策 ? 2011年国务院出台了《关于促进稀土行业持续健 康发展的法律法规若干意见》的文件(国发〔 2011〕12号)。文件指出,稀土是不可再生的重 要战略资源,在新能源、新材料、节能环保、航 空航天、电子信息等领域的应用日益广泛。有效 保护和合理利用稀土资源,对于保护环境,加快 培育发展战略性新兴产业,改造提升传统产业, 促进稀土行业持续健康发展,具有十分重要的意 义。 ? 其中提出了六条重要意见,概述如下: ? 1、明确指导思想、基本原则和发展目标。 ? 2、关于建立健全行业监管体系,加强和改善行业 管理。 ? 3、依法开展稀土专项整治,切实维护良好的行业 秩序。 ? 4、关于加快稀土行业整合,调整优化产业结构。 ? 5、加强稀土资源储备,大力发展稀土应用产业。 ? 6、加强组织领导,营造良好的发展环境。 八、稀土永磁产业的发展概况 ? 一、稀土永磁产业的发展 现状 ? 1.行业供给市场分析 ? 1)行业生产规模 ? 2001-2012年,我国稀土永磁 材料的生产规模不断扩大,从 2001年的产量不足1万吨到 2012年的9.62万吨,11年期间 增长了近10倍。 ? 2010年,我国稀土永磁材料产量为82600吨(实物 ),比2009年增长48.56%,其中:烧结钕铁硼磁 体78000吨,较2009年增长50%;粘结钕铁硼磁体 4000吨,较2009年增长33.33%;钐钴磁体600吨, 与2009持平。2011年,我国稀土永磁材料产量 8.85万吨,已超过世界总产量的85%,粘结钕铁硼 的产量为4400吨左右。2013年,我国的稀土永磁 材料为9.43万吨。 2009年—2013年中国永磁材料生产规模(单位:吨) 96200 100000 90000 80000 70000 60000 50000 40000 30000 20000 55600 82600 88500 94300 2009年 2010年 2011年 2012年 2013年 10000 0 ? 2)主要供给区域 ? 我国钕铁硼产业从1984年开始,经过多年的发展 ,已经形成了完整的工业体系,逐步形成了浙江 、山西和京津三大钕铁硼生产基地。随后,包头 、山东、赣州等地区钕铁硼材料产业也得到了较 大的发展。随着产业的发展,企业规模不断扩大 ,技术水平不断提高,并出现了一些具有较大规 模、较高技术水平的大公司。 ? 近年来,包头、江西和四川借资源、能源和劳动 力优势进行招商引资,大力发展和延伸以稀土材 料为主的稀土产业链。国内外钕铁硼材料厂家为 了获取原材料提高企业抗风险能力纷纷向稀土资 源地转移。 ?包头 ? 包头市近年来积极进行了招商引资,包头韵升强 磁材料有限公司在2007年落户包头稀土高新开发 区后,又拟建设国内最大的直流无刷微型电机关 键部件KPM的研退和生产基地。包头天和公司年产 10000吨钕铁硼项目现已部分投产;包头金山磁材 有限公司年产5000吨高性能钕铁硼项目进展顺利 ;落户包头稀土高新区的拓力拓丛司年产3000吨 钕铁硼及万吨深加工项目土建即将完成。 ? ◆江西 ? 在江西,赣州大力发展和延伸以稀土材料为主的 稀土产业链,从2007年开始,已有浙江英洛华磁 业、横店东磁、赣州红帆稀土科技、赣州华京稀 土新材料、江西金力永磁科技、五矿三德、江西 赣州世鸿稀土等近17家企业的钕铁硼项目已落户 ,不少企业已投产。 ? ◆四川 ? 四川借资源和劳动力优势,近年来政府进行了招 商引资,2010年10月成都银河磁体在深交所上市 ,融资超过7亿元扩大粘结钦铁硼生产,投资发展 钦铁硼。四川江铜稀土有限责任公司于江西金力 永磁科技有限公司强强联手,投资建设年产4000 吨钕铁硼薄片项目,还将计划投资4亿元建设年产 4000吨高性能钕铁硼磁体项目。四川将要形成稀 土永磁材料应用的深加工及附加值的系列产品。 ? 2.行业需求市场分析 ? 我国钕铁硼磁体的产量上已经超过日本,是生产 大国。近年来,先后涌现出近10家产销超亿元的 企业集团以及10多家电子元件百强企业、20多家 出口创汇超百万美元的企业,国内外订单充裕, 销售市场广阔,显示出这个行业发展正驶入 快车 道 。 ? 目前,稀土永磁材料在核磁共振成像仪、电机、 音响、磁选机、电度表、磁化器、传感器等器件 上的应用有扩大之外,在高新技术、国防军工、 工农业和家用电器等领域的应用取得了很大的进 步。近年来在地震检波器、永磁除铁设备、磁渗 药品、电动车、汽车等新应用发展较快。目前我 国烧结钕铁硼在各个领域应用比例为:电声音响 占32%,磁化器占21%,电机和传感器占31%,磁联 轴及磁选机占9%,音圈马达及电度表占5%,其他 为2%。 我国烧结钕铁硼材料在各个领域的应用比例 磁联轴及磁 选机, 9% 音圈马达及 电度表, 5% 电机和传感器, 31% 电声音响, 32% 磁化器, 21% 磁化器 电机和传感器 磁联轴及磁选机 音圈马达及电度表 电声音响 其他 其他, 2% ? 粘结钕铁硼永磁材料的生产及应用开发较晚,应 用面不广,用量较小,主要用于办公室自动化设 备、电装机械、视听设备、仪器仪表、小型马达 和计量机械方面。近年我国粘结钕铁硼永磁材料 的应用比例为:计算机占62%,电子工业占7%,办 公室自动化设备占8%,汽车占7%,器具占7%,其 他占9%。 我国粘结钕铁硼永磁材料在各个领域的应用比例 办公室自动 化设备, 8% 电子工业, 7% 汽车, 7% 器具, 7% 其他, 9% 计算机 电子工业 办公室自动化设备 汽车 器具 其他 计算机, 62% ? 3.行业进出口状况综述 ? 据海关数据显示,2013年中国稀土永磁行业进出 口总额为289066.43万美元,同比下降22.27%。其 中进口金额为80174.53万美元,同比下降28.37% ;出口金额为208891.90万美元,同比下降19.65% ;实现贸易顺差128717.37万美元,同比下降 13.06%。2014年1-10月,中国稀土永磁行业进出 口总额为236485.27万美元,其中进口金额为 62024.02万美元,出口金额为174461.24万美元, 实现贸易顺差236485.27万美元。 2012—2014年中国稀土永磁材料行业进出口状况表 (单位:万美元) 时间 项目 2012年 2013年 2014年(1月-10 月) 62024.02 174461.24 进口额 出口额 111927.83 259973.57 80174.53 208891.90 进出口总额 贸易顺差 371901.40 148045.74 289066.43 128717.37 236485.27 112437.22 ? 中国稀土行业协会将积极为国家相关部门和地方 政府管理工作提供支撑和服务;开展行业自律、 企业维权等工作,积极协调科研单位、生产企业 、下游用户间关系,规范行业秩序;积极开展交 流、咨询、培训等服务,促进企业间技术交流与 合作,推动行业创新发展;按照国际惯例和世贸 组织规则,促进国际交流,妥善应对国际贸易摩 擦和纠纷,营造良好的外部发展环境,促进中国 稀土行业持续健康发展。 ? 我国要继续加强新型稀土永磁材料的探索、加强 高档稀土永磁材料及相关生产技术和设备的开发 ;在一些关键技术方面,加强产学研结合,充分 发挥我国在生产、人才和技术诸方面的综合优势 ,实现实质性突破,使我国稀土永磁材料产业能 保持持续发展。 ? 二、稀土永磁材料行业发展趋势分析 ? 1、开发高磁能积的粘结磁体 ? 目前,稀土永磁材料的主导产品是钕铁硼,但从当前技术发展的需求 来看,钕铁硼也存在一定的局限性。一般来说,磁体分为两类:烧结 磁体和粘结磁体。钕铁硼烧结磁体是各向异性的,并且是全密度磁体 ,应用日益广泛。而钕铁硼粘结磁体是各向同性的,钕铁硼粘结磁体 的不足不断凸显出来,首先,其磁粉是各向同性的,最大磁能积不过 16MGOe;其次,成型工艺也有一定的局限性:钕铁硼快淬磁粉主要用 于制作压缩粘结磁体,其产量仅占总粘结磁体产量的3%。随着电器小 型化发展趋势的要求,开发高磁能积的粘结磁体成为市场新的需求方 向。 ? 2、开发和生产高性能的各向异性稀土粘结磁体 ? 为了满足低碳经济的发展要求,开发和生产高性能的各向异性稀土粘 结磁体成为当前世界永磁材料领域前沿的尖端课题。国际上开发新型 各向异性稀土粘结磁体有二个途径:一是开发新材料,研究稀土铁氮 新型永磁材料,制造单晶颗粒各向异性磁粉;二是开发新工艺,制造 具有织构的钕铁硼各向异性磁粉,包括制备钕铁硼HDDR(即吸氢--歧 化--脱氢--再复合)各向异性磁粉和热挤压各向异性磁粉。 ? 3、辐照稳定性 ? 随着稀土永磁材料的不断发展,具有较高矫顽力和磁能积的高性能稀 土磁体广泛应用于磁约束受控热核聚变、同步辐射装置、粒子加速器 、波荡器、自由电子激光系统及核武器冲击系统和光源的插入 件等领域。随着我国航空航天技术的高速发展,神舟系列飞船的上天 和嫦娥探月工程的启动等等,稀土永磁材料在这些领域的应用越来越 多,对其进行辐照稳定性的研究显得格外迫切。SmCo磁体的辐照抗性 比NdFeB的要强,这与它们的矫顽力机制有关,SmCo磁体的矫顽力为 钉扎场机制,而NdFeB是成核场机制,这两种不同的矫顽力机制对其 辐照稳定性有一定影响。通过掺杂提高磁体矫顽力,增大磁体长径比 提高磁体工作点,通过涂覆或外加保护箱阻隔高能射线的射入等方法 来提高磁体辐照抗性。 ? 4、纳米稀土永磁材料 ? 将稀土材料与纳米技术相结合,通过将纳米材料所具备的小尺寸效应 、量子效应(含宏观量子隧道效应)、表面效应和界面效应等四大效 应与稀土元素独特的电子层结构特点相结合,采用新型加工工艺制备 纳米晶NdFeB磁粉,可大大降低烧结温度,而且所得到的磁体磁能积 更高,磁体形状自由度好、尺寸精度高,因而成为各大NdFeB永磁体 生产公司的研究热点,有着广阔的市场前景。德国学者Kneller和 Hawig提出了纳米晶交换耦合永磁体的物理思想,认为软磁材料的饱 和磁化强度(Ms)高但矫顽力(Hcj)小,而永磁材料的矫顽力(Hcj )大但饱和磁化强度(Ms)较低,因此,若能将这两种材料通过一定 工艺复合在一起,通过两相晶粒间铁磁耦合且各相的线度在纳米范围 内则可构成整体的高性能永磁材料,即纳米晶交换耦合永磁材料,它 被认为是开发稀土永磁体。 ? 三、稀土永磁材料行业发展驱动因素 ? 1、市场需求旺盛 ? 在转变经济发展方式的背景下,以新能源汽车、大功率风机和变频节 能电机为代表的低碳工业对钕铁硼有着巨大的需求。 ? 以变频空调来说,直流变频比交流变频节电15-30%,而我国的变频空 调市场份额只有20%,日本市场的占有率却高达90%以上。如果我国的 变频空调未来保持年均30%的增长速度,到2014年用于变频空调无刷 直流电机的NdFeB永磁材料将达到5825吨。 ? 2、国家政策支持 ? 鉴于稀土资源的稀缺性和对环境造成的严重污染,我国采取了一系列 措施加强对稀有金属的管理,包括对稀土开采、生产和加工进行治理 ,稀土深加工行业将获政策大力支持。 ? 其中,《新材料产业十二五规划》明确提出,力争到2015年,高性 能稀土及稀有金属功能材料生产技术迈上新台阶,部分技术达到世界 先进水平,在高新技术产业领域推广应用达到70%以上。 ? 3、行业集中度较低 ? 21世纪以来,美欧发达国家由于稀土永磁材料生产成本高,而市场价 格却不断下降,使得这些国家的磁体生产难以为继,因此欧美为代表 的西方发达国家的稀土永磁产业进入了产业调整期,国际格局发生了 重大变化。世界磁材产业向中国转移,中国正逐渐成为全球磁材产业 的中心。随着我国稀土永磁材料产量的不断提升,走私以及环境问题 已经严重影响到行业的发展,因此政府部门加强了对行业的管理,通 过提高国内稀土集中度,加速行业整合,焕发行业获利,稀土业景气 度提升。 ? 四、稀土永磁产业的发展前景 ? 近几年,为了进一步加强环境保护,高效利用稀 土资源,我国政府加强了稀土行业治理整顿。 2011 年2 月16 日,总理主持召开国务院 常务会议,进一步研究和部署了稀土行业发展的 方针和政策。2011 年5 月10 国务院《关于促进 稀土行业持续健康发展的若干意见》出台,其中 第十九条指出:加快稀土关键应用技术研发和产 业化。 ? 按照发展战略性新兴产业总体要求,引导和组织 稀土生产应用企业、研发机构和高等院校,大力 开发深加工和综合利用技术,推动具有自主知识 产权的科技成果产业化,为发展战略性新兴产业 提供支撑。2012 年2 月22 日,工业和信息化部 正式发布《新材料产业“十二五”发展规划》。 ? 《规划》提出的目标为:到2015 年,新材料产业 总产值达到2万亿元,年均增长率超过25%。打造 10 个创新能力强、具有核心竞争力、新材料销售 收入超150 亿元的综合性龙头企业,培育20 个新 材料销售收入超过50 亿元的专业性骨干企业,建 成若干主业突出、产业配套齐全、年产值超过300 亿元的新材料产业基地和产业集群。 ? 《规划》还将稀土功能材料等明确为发展重点。 稀土永磁材料作为稀土功能材料中规模最大的成 员,在“十二五”期间将继续得到国家大力支持 。2012 年4 月8 日,中国稀土行业协会在北京正 式成立。中国稀土行业协会是国家一级行业协会 ,隶属于工信部。 ? 中国稀土行业协会是以中国有色金属工业协会、 中国铝业公司、中国五矿集团公司、中国有色矿 业集团有限公司、北京中科三环高技术股份有限 公司等13 家单位为发起人,联合全国142 家企业 共同发起设立的。 ? 尽管我国稀土永磁生产能力已超过实际产量,但 近年来生产能力仍有迅速扩张的趋势,一些现有 厂家大规模扩产,还有不少新的稀土永磁企业上 马。许多厂家缺少核心竞争力和准确的市场定位 ,难以保障企业持续健康发展。这种情况继续下 去,将造成投资浪费,加剧行业恶性竞争,不利 于我国稀土永磁产业健康发展。 ? 相关政府部门应予以重视并加强调控,投资单位 或投资人应注意防范风险。稀土永磁材料的成本 构成中,稀土原材料的价格占有举足轻重的地位 ,相对稳定的稀土原材料价格对于稀土永磁产业 的健康发展是非常重要的。全球稀土资源丰富, 稀土原材料应满足应用需求,并且价格合理。 ? 从市场角度讲,如果价格太高,下游应用就会受 到影响;价格太低,则会造成不必要的资源滥用 。从稀土产业角度讲,我国稀土价格太高,中国 会失去市场份额;我国稀土价格太低,其他国家 或地区的稀土就难以进入到市场,不利于保护我 国稀土资源。有赖于我国丰富的稀土资源、充足 的技术人才、较低的人工成本和广阔的应用市场 ,中国必将保持全球最大的稀土永磁材料供应基 地,我国稀土永磁产业的明天将更加美好。 九、高新区永磁材料企业介绍 ? 江苏南方永磁科技有限公司,成立于1994年,主 要从事稀土金属、永磁材料的研发、生产和销售 为一体的国家级高新技术企业。主要产品有金属 钕、金属镨钕、金属镨钕镝、钕铁硼磁钢等稀贵 金属。公司多项产品获得发明和实用新型专利, 产品金属镨钕镝 、钕铁硼磁钢已 获得高新技术产 品认定。 ? 南方永磁投产以来产出效益分析 ? 2012年入园启动一期工程建设,当年实现开票收 入6000万,税收过千万。2013年开票收入8000余 万元,税收1060万。 ? 目前二期1.7万平方米厂房主体完工,正在安装设 备。全部投产后,可实现年开票收入3.2亿元,税 收超2000万元。 ? 钕铁硼产业链分析: 金属 外销 钕铁硼 废料 金属钕 铁硼 电声 制造 钕铁硼 永磁体 永磁 电机 电机 外销 再生铅 蓄电池 电动车 十、重点合作企业与研究机构 ? 1、风力发电企业: ? 1)金风科技股份有限公司,新疆乌鲁木齐,1998年 成立。 ? 2)湘电风能有限公司,湖南长沙,1997年成立。 ? 3)江西麦德风能股份有限公司,江西南昌, 2008 年成立。 ? 4)上海万德风力发电股份有限公司,上海,2005 年成立。 ? 5)哈尔滨电气集团公司,黑龙江哈尔滨,建国初 期建立。 ? 2、电动汽车企业 ? 一汽,上汽,上海,东风、长安、奇瑞、比亚迪 。 ? 3、国内稀土永磁专家型企业 ? 1)北京钢铁研究总院功能材料所李卫教授,这是 国内稀土钕铁硼几大巨头之一。 ? 2)三环公司副总 胡伯平教授。 ? 4、国内稀土永磁产学研专家单位: ? 中国科学院宁波材料所闫阿儒教授,这是国内稀 土永磁研发的几个著名科学家之一。

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