中國永磁體的優(yōu)勢，在于資源、成本和產(chǎn)量。

正解局出品

去年9月，美國軍方突然暫停接收F35戰(zhàn)機(jī)，理由是其違反了軍方的采購法規(guī)，在渦輪發(fā)動機(jī)上使用了來自中國的組件。

不過，五角大樓很快妥協(xié)，給出的理由很誠實(shí)：更換中國組件將“過于昂貴和費(fèi)力”。

這個中國組件，就是永磁體。

什么是永磁體？

中國永磁體，真的卡了美國戰(zhàn)斗機(jī)的脖子？

人們常說的磁鐵，其實(shí)分為兩類：

一類是不能永久保持磁性的軟磁體，另一類則是不易失磁、不易被磁化、能長期保持磁性的永磁體。

今天我們要說的，就是永磁體。

磁體為什么有磁性？

經(jīng)典的解釋是安培的分子電流理論：電子的排布對外表現(xiàn)出整齊的分子電流，意味著磁體內(nèi)部的磁矩排列一致，就產(chǎn)生了磁場。

安培分子電流理論示意圖

永磁體的特點(diǎn)，就是電子排布的整齊隊(duì)列一旦成形，隊(duì)形就不容易打亂，表現(xiàn)出來的特點(diǎn)是矯頑力很大，磁矩在很長時間內(nèi)都能保持一致性，磁性就非常持久。

永磁體的應(yīng)用非常廣泛，地上跑的，天上飛的，水里游的，都離不開它。

從家居生活到軍事國防，可算是無處不在。

在日常用品喇叭里，就有永磁體。

根據(jù)音量而變化的電流通進(jìn)喇叭時，電流的大小和方向不斷變化，通電的導(dǎo)線在磁場中受力運(yùn)動，不停地來回帶動紙盆振動，喇叭就有聲了。

某音響的結(jié)構(gòu)剖面圖

永磁體另一個很重要的應(yīng)用是電動機(jī)，比如電扇，又如電動車上的電機(jī)。

截至2021年底，中國電動車的銷量，在全球純電動汽車市場的份額占比已高達(dá)61%。

中國電動車能實(shí)現(xiàn)彎道超車，離不開電機(jī)技術(shù)。

國外電動車大多使用“交流異步電機(jī)”，中國電動車超過九成都在使用“永磁同步電機(jī)”，電機(jī)能量轉(zhuǎn)換效率更高，能耗更低，于是整車性價比就提高了。

永磁同步電機(jī)的內(nèi)部構(gòu)造圖

精明的馬斯克自然也關(guān)注到中國的永磁體，他在2018年建立特斯拉上海超級工廠時，就果斷將自家電機(jī)換為“永磁同步電機(jī)”。

在人類探索宇宙的壯闊征途中，也離不開永磁體，而且科技含量更高。

2019年發(fā)射升空的人造衛(wèi)星“實(shí)踐二十號”使用的是LIPS-300型離子電推進(jìn)器，里面就有中國制造的金屬合金永磁體。

單單這一項(xiàng)技術(shù)的突破，就是個大新聞。

推進(jìn)器能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一是放電室的磁場，顯然，磁場能不能穩(wěn)定發(fā)揮作用，磁性材料是基礎(chǔ)。

我國科學(xué)家研制的新型耐高溫金屬合金永磁材料，即便在高達(dá)450℃的情況下也不會出現(xiàn)消磁現(xiàn)象，保證了人造衛(wèi)星的在軌應(yīng)用。

在軍事上，永磁體也是剛需。

現(xiàn)代戰(zhàn)機(jī)上的發(fā)動機(jī)、機(jī)載雷達(dá)等多個重要組件，都需要用到永磁體或永磁材料，比如剛才說的F35戰(zhàn)斗機(jī)。

此外，想要大幅度提升武器的精確制導(dǎo)能力，就得使用很多小電機(jī)，永磁體也必不可少。

可以說，現(xiàn)代軍事中的高科技，每一項(xiàng)幾乎都離不開永磁體。

不僅如此，電視、揚(yáng)聲器、皮包扣、數(shù)據(jù)線磁環(huán)、計(jì)算機(jī)硬盤、手機(jī)振動器等等物品上，都有它們的存在。

永磁體已經(jīng)滲透到了我們生活的方方面面。

永磁體已經(jīng)應(yīng)用在人們生活的方方面面，可很多人對中國永磁體的實(shí)力并不了解。

中國目前擁有全球永磁體超過90％的生產(chǎn)能力和85％的加工能力。

2022年，我國出口永磁體53288噸，同比增長8.6%，出口量創(chuàng)下新紀(jì)錄，年度出口量保持持續(xù)增長。

中國稀土永磁體的出口數(shù)量

中國永磁體今天的行業(yè)地位，來自過去幾十年篳路藍(lán)縷的艱苦奮斗。

我國的稀土永磁體生產(chǎn)最早起步于上世紀(jì)60年代末，主要是面向軍工需求，以釤鈷永磁體為主導(dǎo)產(chǎn)品。

在1983年11月的第七屆國際磁學(xué)會議上，日本住友的Hideo Kim宣布日美聯(lián)合團(tuán)隊(duì)發(fā)明了第三代稀土永磁體釹鐵硼材料，精明的日本人只說是稀土釹磁體，閉口不談合金比例。

但當(dāng)時我國的材料科學(xué)家謝宏祖早已試過，釹鐵無法成為合金。

在第二年的美國物理學(xué)會第29屆磁學(xué)和磁性材料年會上，美國科學(xué)家宣布新的永磁體材料為釹鐵硼合金。

謝宏祖團(tuán)隊(duì)采用低氧工藝，研制出當(dāng)時世界水平最高的釹鐵硼永磁材料，突破了日本人的技術(shù)壟斷。

稀土永磁材料專家謝宏祖

直到今天，永磁體的世界紀(jì)錄仍然由他的團(tuán)隊(duì)保持。

1987年，我國釹鐵硼永磁體進(jìn)入規(guī)?；a(chǎn)階段，包頭稀土研究院建立了我國第一條釹鐵硼磁體中試線，政府專門投資200萬美元購入日本設(shè)備，年產(chǎn)能力飛躍至40噸。

雖然大大滿足國防需要，但產(chǎn)量仍然很小。

1990年，日本釹鐵硼永磁體產(chǎn)量為1170噸，而我國僅有180噸。

僅用了十年，到2001年，我國燒結(jié)釹鐵硼磁體的產(chǎn)量就占到全球的一半。

進(jìn)入21世紀(jì)，發(fā)達(dá)國家的磁體生產(chǎn)成本節(jié)節(jié)攀升，甚至到了難以為繼的地步，我國政府適時推出各項(xiàng)優(yōu)惠政策，吸引世界著名磁性材料制造企業(yè)進(jìn)駐中國。

我國磁體工業(yè)的整體實(shí)力進(jìn)一步增強(qiáng)，到2015年以12.6萬噸的產(chǎn)量占據(jù)全球八成的市場。

除歐洲和日本外，我國集中了幾乎所有釹鐵硼磁體的生產(chǎn)企業(yè)。

回到本文開頭的故事。

如果可以替換，美國人肯定不會在F35戰(zhàn)機(jī)上使用中國的永磁體。

讓美國無奈的是，F(xiàn)35戰(zhàn)機(jī)發(fā)動機(jī)上的永磁體，短時間內(nèi)只能用中國制造的。

此外，配置有中國永磁體的美軍戰(zhàn)機(jī)，還不止F35這一款。

早在2014年，美國軍方生產(chǎn)戰(zhàn)機(jī)雷達(dá)系統(tǒng)和起落架時，也使用了中國制造的永磁體。

不管美國軍方怎么調(diào)查，最終肯定都會不了了之。

因?yàn)樘热粽嬉獓?yán)查，美軍恐怕就沒什么戰(zhàn)機(jī)能飛上天了。

戰(zhàn)機(jī)如此，前面提到的精確制導(dǎo)武器也一樣。

美軍精確制導(dǎo)武器對永磁體的依賴，甚至還大于戰(zhàn)機(jī)。

就拿美國著名的“愛國者”導(dǎo)彈來說，每一枚大約要使用4公斤的金屬合金永磁體。

毫無懸念，美軍精確制導(dǎo)武器中的永磁體也來自中國。

美國的軍事實(shí)力全球第一，難道就沒辦法突破永磁體的困境嗎？

可能短期內(nèi)還真沒辦法。

永磁體跟高精尖儀器不同，產(chǎn)品本身的技術(shù)含量并不高，而且逆向仿制還特別容易。

不知道合金比例？

買一塊來做一下元素分析就能搞清楚——否則美國人也不會大方地公布出來。

不知道具體工藝？

合金制作中的燒結(jié)法本身非常成熟，無非是針對專門的稀土材料有點(diǎn)小小的變化。

總之，從合金比例到生產(chǎn)工藝，永磁體都很難成為一個能卡別人脖子的技術(shù)。

難就難在永磁體的原料——稀土。

稀土，是制造永磁體最重要的原料。

根據(jù)美國能源部去年發(fā)布的《稀土永磁材料供應(yīng)鏈深度評估》報告，中國在采礦、分離、金屬冶煉和稀土永磁材料制造等四個方面均處于領(lǐng)先水平，尤其是分離、金屬冶煉和稀土永磁材料制造等三個環(huán)節(jié)，在全球的市占率約為90%，處于龍頭地位，掌握絕對話語權(quán)。

2017-2023年中國稀土產(chǎn)量預(yù)測趨勢圖?制圖：中商情報網(wǎng)

中國掌握了全球的稀土產(chǎn)業(yè)鏈，由此掌握了全球的永磁體產(chǎn)業(yè)鏈。

在剛剛結(jié)束公眾意見征求的《中國禁止出口限制出口技術(shù)目錄》中就包括了稀土的提煉、加工、利用技術(shù)，還專門提到稀土金屬及合金材料的生產(chǎn)技術(shù)，以及釤鈷、釹鐵硼、鈰磁體制備技術(shù)。

關(guān)于《中國禁止出口限制出口技術(shù)目錄》修訂公開征求意見的通知?來源：商務(wù)部官網(wǎng)

中國永磁體正在成為國家的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)和有力的反制利器。

但我們還要清醒地看到，中國永磁體仍有兩大短板：

一是釹鐵硼材料燒結(jié)方法的600多項(xiàng)專利，幾乎被日本壟斷。

二是中國高性能磁體產(chǎn)量不高。

中國永磁體的優(yōu)勢，在于資源、成本和產(chǎn)量。

雖然美國短時間內(nèi)找不到替代品，但還談不上被“卡脖子”。

中國，還得加油！