磁性材料是古老而用途十分廣泛的功能材料,物質(zhì)的磁性早在3000年以前就被人們所認(rèn)識(shí)和應(yīng)用,例如中國(guó)古代用天然磁鐵作為指南針。自然界中廣泛存在的磁鐵礦,就是天然磁鐵,分子結(jié)構(gòu)是Fe3O4。近代以來(lái),隨著工業(yè)和技術(shù)發(fā)展,大量新的磁性材料被發(fā)現(xiàn),根據(jù)主要應(yīng)用大致被分為三代:第一代鋁鎳鈷(AlNiCo),第二代鐵氧體,第三代稀土永磁。其中稀土永磁,又被劃分為三個(gè)階段:第一階段SmCo5,第二階段Sm2Co17,第三階段Nd2Fe14B。以下為磁性材料發(fā)展簡(jiǎn)史:
公元前1世紀(jì) 司馬遷《史記》描述黃帝作戰(zhàn)用到指南針。
1086年 宋朝沈括《夢(mèng)溪筆談》記有指南針的制造方法等。
1119年 宋朝朱或《萍洲可談》記載羅盤(pán)用于航海。
1600年 英國(guó)William.Gibert,最早的著作《De Magnete 磁石》。
1820年 丹麥奧斯特(H.C.Oersted)首先發(fā)現(xiàn)電流可產(chǎn)生磁場(chǎng)。
1822年 法國(guó)呂薩克發(fā)明電磁鐵,即電流通過(guò)繞線可使中間鐵塊磁化。
1826年 法國(guó)安培發(fā)現(xiàn)安倍定律,即右手螺旋規(guī)則。
1831年 法拉第論證電磁感應(yīng)現(xiàn)象,揭示了電磁之間的關(guān)系。
1832年 法國(guó)A.H.皮克西發(fā)明天然磁鐵制作的永磁旋轉(zhuǎn)交流發(fā)電機(jī)。
19世紀(jì)到20世紀(jì) 歐洲新型各類(lèi)直流、交流電機(jī)/發(fā)電機(jī)應(yīng)接不暇。
1931年 日本T. Mishima發(fā)明了鋁鎳鈷AlNiCo磁鋼。1970年代發(fā)現(xiàn)稀土磁鐵之前,鋁鎳鈷合金是最強(qiáng)的永久磁鐵材料。(第一代磁性材料)
1933年 日本Kato和 Takei發(fā)現(xiàn)了含Co的鐵氧體Fe2O3。從重量來(lái)講,鐵氧體仍是當(dāng)今世界應(yīng)用最廣泛的磁性材料。(第二代磁性材料)
1935年 荷蘭Snoek發(fā)明軟磁鐵氧體
1965年 Mader和Nowick制備了CoP鐵磁非晶態(tài)合金
1967年 美國(guó)Strnat發(fā)現(xiàn)1:5型SmCo,標(biāo)志著稀土永磁(第三代磁性材料)時(shí)代的到來(lái)。
1977年 日本Ojima發(fā)現(xiàn)2:17型SmCo,并含有少量Cu、Zr。
1983年 日本Sagawa發(fā)現(xiàn)了Nd2Fe14B,釹鐵硼號(hào)稱當(dāng)代磁王。
1983年 美國(guó)通用汽車(chē),隨日本之后發(fā)現(xiàn)了釹鐵硼,各自都有專利。
1984年 國(guó)內(nèi)鋼鐵研究總院研制出磁能積超過(guò)35MGOe的釹鐵硼。
1992年 國(guó)內(nèi)陸續(xù)有企業(yè)購(gòu)買(mǎi)日本住友釹鐵硼專利。
2002年 中國(guó)釹鐵硼年產(chǎn)量達(dá)到8000噸,超過(guò)日本成為全球第一。
2008年 中國(guó)釹鐵硼生產(chǎn)廠家已達(dá)100多家,年產(chǎn)量達(dá)到46000噸。
2011年 稀土價(jià)格暴漲,下游客戶受沖擊較大,替代及降鏑成為潮流。同時(shí),游資大量涌于稀土行業(yè),造成包括釹鐵硼在內(nèi)全產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)能?chē)?yán)重過(guò)剩。
2013年 業(yè)內(nèi)預(yù)測(cè),國(guó)內(nèi)釹鐵硼產(chǎn)能已達(dá)33.5萬(wàn)噸,乘以0.8系數(shù)約27萬(wàn)噸,而實(shí)際年需求只有11萬(wàn)噸,產(chǎn)能已嚴(yán)重過(guò)剩,特別是中低端產(chǎn)品產(chǎn)能。
2014年 目前,全球除日本日立金屬、信越化工、TDK三家及德國(guó)VAC外,美國(guó)鉬公司有少量生產(chǎn),其他釹鐵硼工廠都在中國(guó),中國(guó)釹鐵硼年產(chǎn)量超過(guò)世界80%,但產(chǎn)值只占到一半多點(diǎn)。
從以上發(fā)展簡(jiǎn)史可以發(fā)現(xiàn)一些有趣現(xiàn)象:
一、中國(guó)對(duì)磁材關(guān)注最早,指南針的應(yīng)用改變了世界航海史。但中間出現(xiàn)空檔,最終又靠改革開(kāi)放,成為全球磁材最大制造基地。不過(guò)中國(guó)釹鐵硼產(chǎn)品檔次相當(dāng)較低,附加值與日本企業(yè)相比差距較大。
二、19世紀(jì),歐洲科技發(fā)達(dá),現(xiàn)代電磁學(xué)、發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)等開(kāi)創(chuàng)性理論和實(shí)踐都是由歐洲人率先發(fā)起。
三、20世紀(jì)30年代開(kāi)始,世界磁材研發(fā)的火車(chē)頭,已換成了日本、美國(guó)。特別要說(shuō)明的是,日本在戰(zhàn)前就已經(jīng)是世界磁材研發(fā)領(lǐng)先者,由此不得不佩服日本人在材料科學(xué)領(lǐng)域的成就,值得中國(guó)人好好學(xué)習(xí)。
釹鐵硼自實(shí)驗(yàn)室誕生以來(lái)已超過(guò)30年,由于受制于稀土價(jià)格昂貴,特別是受鏑鋱重稀土缺乏的影響,世界各國(guó)都在爭(zhēng)相研發(fā)新一代磁性材料,如釤鐵氮永磁、納米復(fù)合稀土永磁等,但目前效果仍不理想,釹鐵硼在可見(jiàn)的一二十年內(nèi),地位仍不可動(dòng)搖。



