<span class="original-tag">原创</span>铁氮磁体,难撼中国稀土

原创铁氮磁体,难撼中国稀土

我最近翻阅关于“稀土”之类的素材时,发现一个事件,特别有趣,于是想和大家分享一下。

根据事件总结,现在美国明尼苏达州正鼓吹一场所谓的“磁体变革”——某初创企业宣称要用铁和空气制造永磁体,试图打破中国在稀土磁材领域的主导地位。

这家获得美国能源部1750万美元资助的企业,信誓旦旦要在2027年实现量产,但其技术存在致命缺陷:耐高温性能不足,200-250℃就会磁性衰退,根本无法满足航空航天、军工等高端领域需求。

中国如今掌握着全球85%的永磁体产能,这条产业链是经过三十年艰苦积累打造的完整体系。从稀土分离到材料制备,中国企业的纯度标准达到90%以上,领先海外同行两个数量级。

每辆新能源汽车需要2-3公斤高性能磁体,每台兆瓦级风机需要600-800公斤,中国制造在全球绿色转型过程中承担着关键角色。

西方试图用铁氮磁体实现“供应链去中国化”,是比较无稽的,至少,在近10年而言,是比较无稽的。

据悉,该技术预计最早2028年才能用于汽车动力系统,且初期产能仅能满足美国需求的3%。相比之下,中国去年稀土磁体出口量达4.8万吨,持续为世界稳定供货。

所谓“变革”,不过是为了掩盖西方战略焦虑的幌子罢了。

事实证明,任何违背产业规律的技术替代都是徒劳的——日本十年前投入千亿日元寻找稀土替代品,至今仍依赖中国供应。

铁与氮的童话很美好,但稀土的物理定律不可逾越,供应链的韧性从来都源于合作共赢,而非对抗脱钩。

1. 铁氮磁体的技术局限

我们先来说下关于铁氮磁体这玩意儿。

磁铁的核心竞争力,尤其是在高端工业与国防应用中,取决于两大关键指标:一是矫顽力,即它抵抗外部因素(尤其是高温)干扰、保持自身磁性的“定力”;二是最高工作温度,即它在什么环境下还能正常“干活”。

铁氮磁体在这两个方面的表现,与成熟的稀土钕铁硼磁体相比,存在着非常大的差距。它的工作温度上限被锁定在大约200至250摄氏度,而高端稀土磁体却能轻松承受350摄氏度甚至更高的严酷环境。

这区区一百度的温差,在普通家电中或许无足轻重,但在高速运转的电动汽车驱动电机核心、在喷气发动机附近、在精密制导系统的深处,却意味着稳定与失效的天壤之别。

一旦温度超标,铁氮磁体的磁性就会快速衰退,这对于任何追求绝对可靠性的系统而言,都是无法容忍的致命缺陷。

其背后的原因,是元素与生俱来的“天赋”。

稀土家族,如钕、镝、铽等,之所以不可替代,源于它们独特的电子层结构,具体而言,是那层未被填满的“4f轨道”。

这些特殊的电子排列,如同为原子赋予了强力的内在磁矩,使得由它们构成的磁体能够产生异常强大且稳定的磁场。这种由自然法则赋予的特性,是铁、氮这些在地壳和空气中俯拾皆是的普通元素,无论如何组合优化,都难以从根本上复制的。

试图用铁和氮去完全替代稀土制造同等性能的磁体,其挑战的难度,不亚于试图用烧柴的锅炉去驱动现代的喷气式飞机——或许能产生动力,但效率和推力完全不在一个量级。

也就是说,铁氮技术路线,或许能在对磁性能要求不高的中低端领域找到一席之地,但它无法短期内叩开航空航天、高性能军工、精密数控机床等真正高端领域的大门(除非技术实现量级突破)。

再者,从实验室的烧杯到工厂的流水线,是一条充满荆棘与未知的“死亡之谷”。

这个公司所描绘的蓝图是到2027年实现年产1500吨,此数字本身,即便能如期实现,也仅能满足美国市场当下需求的区区3%,将其置于全球背景下来看,更是微乎其微。

要知道,中国在2022年的稀土永磁体产量就达到了惊人的21万吨,占据了全球85%的供应。这不仅是量的差距,更是整个产业生态和积累的鸿沟。

而且,实验室里制造出几克性能优异的样品,与在工厂里以千吨规模稳定、廉价、一致性地生产出合格产品,是完全不同的两回事。

材料的长期稳定性如何?在成千上万次的热循环和震动下寿命几何?批量生产时,每一批产品的性能能否保持高度一致?

看似枯燥的工程化问题,恰恰是决定一项技术能否商业化的生死线。

历史上,美国的MQI公司也曾雄心勃勃地探索过类似技术路径,最终却因无法解决产品长期使用的可靠性问题而折戟沉沙,黯然退出市场。

物理定律是公平的,它不会因地缘政治的焦虑或资本而改变。

铁氮磁体所面临的,是材料科学本身的内禀限制,是产业化道路上必经的九九八十一难。

它或许能为特定市场提供一个补充选项,但若论要“颠覆”或“取代”已然成熟且不断进步的稀土磁体产业,尤其是在高性能应用领域,至少在可见的未来,这更像是一个被过度包装的科学幻想,而非触手可及的产业现实。

中国的稀土磁体产业,其优势并非仅仅在于资源的储量,更在于数十年如一日在提纯技术、晶界扩散、重稀土减量应用等核心工艺上深耕所积累的深厚工程护城河,这是任何短期内的技术炒作都难以轻易撼动的坚实基础。

2. 中国稀土的地位

数十年的战略坚守与系统性投入,中国稀土在全球的产业中,才有现在的地位。

我们谈论稀土,实际不止是谈论矿山开采。

从地底深处的原矿,到最终应用于高科技产品的精密磁体,其间需要经历萃取分离、金属冶炼、材料制备、应用设计等数十个复杂环节。

中国已经将这条漫长而艰难的产业链上的每一个环节,都打磨得无比精湛了。

以最基础的提纯环节为例,中国领先企业能够稳定实现99.9999%的极致纯度,这是一个什么概念?这意味着在十万个原子中,杂质原子少于一个。

而目前海外多数竞争对手的工艺水平,大多徘徊在99.9%的级别。千万别小看这小数点后两位数的差距,在高端磁体领域,它直接决定了磁性能的稳定性、耐高温能力和使用寿命,是能否用于顶级精密制造的分水岭。

这种能力的背后,是像包头钢铁稀土研究院这样的国家级科研机构,累计攻克的两千余项核心技术专利。

尤其是在“晶界扩散技术”和“重稀土减量技术”上,中国技术实现了以更少的稀缺资源,制造出性能更高、更稳定的磁体,这不仅是成本的胜利,更是资源战略和科技实力的体现。

这整套体系,是经过时间沉淀的复杂生态系统,绝非凭借一两项实验室的替代技术就能轻易颠覆。

而且,现在的中国的稀土磁体,已经成为全球绿色能源革命不可或缺的“工业粮食”。

每一辆飞驰的新能源汽车,其强劲而高效的动力核心——驱动电机,都需要大约2至3公斤的高性能钕铁硼永磁体。

每一台矗立在风场中的直驱风力发电机,其庞大的发电机组,都需要消耗高达600至800公斤的稀土磁材。

有相对客观的数据显示,全球高达70%的新能源装备,都依赖着中国提供的稀土磁体作为其动力源泉。国际能源署的权威预测清晰地指出,为了应对气候变化、实现全球碳中和目标,到2040年,全球对稀土的需求将激增3到7倍。

在这个关乎人类共同命运的历史进程中,任何试图完全“绕过”稀土的技术路径,如果其实际效果是牺牲了性能和效率,都可能在客观上拖累全球能源转型的步伐。

它并非提供了多元选择,反而可能因性能不足或产能有限,成为绿色进程中的不确定因素。

所以说,从更广的意义上论,中国的稀土优势,不再是“我有资源”的初级阶段,而是成为“我掌握从资源到顶尖产品的全部核心技术、庞大产能与市场应用”的体系性优势。

它深深嵌入全球绿色科技革命的脉络之中,与人类的可持续发展未来紧密相连。

其韧性与深度,远非一场被资本与地缘政治焦虑催化的技术炒作所能动摇,这是实干对概念的回应,是时间对浮躁的沉淀。

3. 去中国化走不通

我们所知的,现在某些国家一直致力于推动稀土供应链“去中国化”战略,其本质上不外乎都成了违背基本产业规律的冒险。

构建完整的稀土供应链不是一朝一夕就能完成的,它需要巨额资本、长期技术积累和庞大市场支撑去推动,其建设周期往往至少也是以15-20年计算。

美国虽然重启了芒廷帕斯这座曾经的世界最大稀土矿,但关键的短板暴露无遗——它缺乏高水平的稀土分离和提纯能力。

结果便是2022年,该矿开采出的稀土精矿,有高达80%不得不运往中国进行加工。

日本在2009年也因供应担忧启动了雄心勃勃的“稀土替代计划”,投入超过千亿日元的巨额资金,试图降低对中国稀土的依赖。

然而十余年过去了,最新的数据表明,日本至今仍有约60%的稀土需求依赖进口,其中中国依然是重要来源。

在实验室里实现技术突破,与在产业层面实现稳定、经济、大规模的替代,存在着本质的区别。

将前者等同于后者,是一种危险的战略误判。

只是,以美为首的西方国家,总以这样或那样的借口,对中国采取的稀土出口管理措施加以明显的认知偏见和双重标准。

中国依法对稀土出口实施许可管理,这是主权国家为保障资源安全、保护环境而采取的常规贸易管理措施,其法律属性与美国对高端芯片实施严厉出口管制、欧盟在特殊时期对疫苗出口进行限制完全一致。

为何西方的措施被视为维护国家安全的正当行为,而中国基于同样理由的管理却被刻意政治化为“经济胁迫”?

何其赤裸,何其双标?

但面临复杂的国际环境,中国始终以负责任的态度保障全球稀土的稳定供应。

2022年,中国稀土出口量达到4.8万吨,不仅没有减少,反而比前一年增长了1.5%,有效满足了全球市场需求。

中国用实实在在的数据证明了自身是全球稀土供应链中可靠、稳定的供应者,而非不确定性的来源。

全球产业链的形成是市场规律和企业长期选择的结果,其韧性源于深度合作与专业分工。

任何试图通过政治力量强行撕裂产业链、另起炉灶的行为,不仅将付出极其高昂的经济成本和技术代价,最终也可能拖累全球绿色转型和科技进步的步伐。

这条被实践证明成功的合作之路,不应被短视的地缘政治博弈所阻断。

建立在公平规则和相互依存基础上的国际合作,才是应对全球性挑战的唯一正道。

本文作者 | 东叔

审校 | 童任

配图/封面来源 | 腾讯新闻图库

编辑/出品 | 东针商略(未经允许,禁止转载)

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