當(dāng)前位置:首頁(yè)>行業(yè)資訊>中國(guó)重稀土磁體:扼住了高端制造的“咽喉”
發(fā)布日期:2025-8-5 來(lái)源:電子工程專輯
如今,稀土特別是重稀土的戰(zhàn)略意義不言而喻,其不僅是產(chǎn)業(yè)升級(jí)的催化劑,更是大國(guó)地緣政治的博弈焦點(diǎn)。
2023年,美國(guó)將釹鐵硼磁材列入《國(guó)防生產(chǎn)法》關(guān)鍵清單,撥款2.3億美元重建本土產(chǎn)能,但受制于技術(shù)積累不足,目前自給率不足5%。2024年3月,歐盟《關(guān)鍵原材料法案》將重稀土列為"極度戰(zhàn)略依賴"材料,要求2030年自給率提升至40%,但受資源稟賦限制,實(shí)際進(jìn)展緩慢。
今年4月,作為全球稀土的供應(yīng)大國(guó),中國(guó)對(duì)幾種關(guān)鍵稀土元素和磁體實(shí)施出口限制后,福特、鈴木等車(chē)企因磁體短缺停產(chǎn),歐洲庫(kù)存或僅能維持至2025年中,使得其他各國(guó)緊急尋找有限的替代方案。7月23日,歐盟和日本針對(duì)經(jīng)濟(jì)安全保障以及有關(guān)推進(jìn)自由貿(mào)易的合作達(dá)成一系列共識(shí),特別提到提升關(guān)鍵礦產(chǎn)的供應(yīng)鏈韌性,減少戰(zhàn)略依賴,包括加強(qiáng)和多元化關(guān)鍵礦產(chǎn)供應(yīng)鏈。
由于中國(guó)的出口管制與產(chǎn)能調(diào)控,歐美、日本等國(guó)家和地區(qū)開(kāi)始重啟或擴(kuò)大稀土開(kāi)采項(xiàng)目,并投資于稀土加工設(shè)施,以減少對(duì)中國(guó)的依賴。同時(shí),通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新來(lái)降低產(chǎn)品中稀土材料的使用量或者尋找性能相近的替代材料。其中,日本Proterial公司是探索這條路徑的代表企業(yè)之一,且近日被傳研發(fā)出了不含重稀土元素的電機(jī)磁鐵。然而,這一替代方案可能要在2035年才被純電動(dòng)汽車(chē)采用。這意味著中國(guó)在稀土技術(shù)領(lǐng)域仍然具備*技術(shù)和供給優(yōu)勢(shì)。
重稀土磁體:國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力的"磁極"
稀土元素由鑭系15種元素(鑭到镥)及鈧、釔共17種元素組成,其獨(dú)特的磁性、發(fā)光性和催化特性使其成為可再生能源技術(shù)、機(jī)器人、航天航空、國(guó)防軍事等領(lǐng)域的核心材料。尤其是重稀土磁體更是國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力的“磁極”。
以新能源汽車(chē)為例,重稀土電機(jī)磁鐵是電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的核心材料,每輛電動(dòng)汽車(chē)需消耗2-3公斤釹鐵硼磁材。其高磁能積特性使電機(jī)體積縮小40%、重量減輕60%,同時(shí)效率提升15%-20%。比如,特斯拉Model3的永磁同步電機(jī)通過(guò)優(yōu)化釹鐵硼布局,實(shí)現(xiàn)97%的峰值效率。在磁懸浮列車(chē)領(lǐng)域,永磁補(bǔ)償式懸浮技術(shù)利用重稀土磁鐵的開(kāi)放磁場(chǎng)特性,使列車(chē)懸浮能耗趨近于零,運(yùn)行成本比高鐵降低30%。
同時(shí),工業(yè)機(jī)器人伺服電機(jī)對(duì)動(dòng)態(tài)響應(yīng)精度要求極高,重稀土磁鐵的矯頑力可達(dá)35kOe以上,確保電機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)中保持轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定性。以庫(kù)卡KRQUANTEC系列機(jī)器人為例,其關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用釹鐵硼磁材后,定位精度提升至±0.02mm。人形機(jī)器人領(lǐng)域,每臺(tái)機(jī)器人需使用2公斤以上重稀土磁鐵,用于驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)、觸覺(jué)傳感器及電池系統(tǒng),成為商業(yè)化落地的關(guān)鍵材料。
在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域,永磁直驅(qū)電機(jī)替代傳統(tǒng)齒輪箱方案后,發(fā)電效率提升15%-20%,維護(hù)成本降低40%。在智能電網(wǎng)中,稀土永磁同步調(diào)相機(jī)通過(guò)快速動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)無(wú)功功率,將電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間從秒級(jí)縮短至毫秒級(jí),保障新能源大規(guī)模并網(wǎng)穩(wěn)定性。
更為重要的是,重稀土磁鐵推動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)能效革命,使工業(yè)設(shè)備能耗普遍下降10%-30%。以中國(guó)為例,稀土永磁電機(jī)在泵、風(fēng)機(jī)等領(lǐng)域的滲透率每提升10%,年節(jié)電量可達(dá)450億度,相當(dāng)于減少1.2億噸二氧化碳排放。在家電領(lǐng)域,空調(diào)壓縮機(jī)采用釹鐵硼磁材后,APF能效比提升15%,推動(dòng)行業(yè)向一級(jí)能效標(biāo)準(zhǔn)全面升級(jí)。
此外,重稀土磁鐵還涉及航空航天與國(guó)防安全。現(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)如F-35的電傳飛控系統(tǒng)依賴重稀土磁鐵實(shí)現(xiàn)高精度舵面控制,其磁穩(wěn)定性在-55℃至125℃極端環(huán)境下仍保持優(yōu)異。衛(wèi)星姿態(tài)控制電機(jī)采用釤鈷磁鐵后,壽命突破15年,滿足深空探測(cè)長(zhǎng)期在軌需求。導(dǎo)彈定向系統(tǒng)中,重稀土磁鐵構(gòu)成的磁編碼器定位精度達(dá)0.001°,成為*制導(dǎo)的技術(shù)基石。
資源主權(quán)掌控:從“賤賣(mài)資源”到“戰(zhàn)略定價(jià)”
中國(guó)是全球稀土資源*豐富的國(guó)家之一。然而,長(zhǎng)期以來(lái),中國(guó)稀土產(chǎn)業(yè)卻陷入“越賣(mài)越貴,越賤越賣(mài)”的怪圈。1990年至2006年間,中國(guó)稀土出口量增長(zhǎng)了近10倍,但平均價(jià)格卻下降了36%,被壓低到*初價(jià)格的64%。這種現(xiàn)象的背后,既有國(guó)內(nèi)無(wú)序開(kāi)采和惡性競(jìng)爭(zhēng)的原因,也有國(guó)際上西方國(guó)家通過(guò)囤積和操縱價(jià)格來(lái)削弱中國(guó)稀土定價(jià)權(quán)的策略。
2000年至2015年,我國(guó)政府開(kāi)始實(shí)施總量控制和出口配額制度,淘汰落后產(chǎn)能,推動(dòng)技術(shù)突破與垂直整合。2016年至今,六大稀土集團(tuán)整合完成,開(kāi)采技術(shù)革新,全球價(jià)值鏈攀升,高端應(yīng)用主導(dǎo),技術(shù)壁壘鞏固。這一階段,中國(guó)通過(guò)政策手段逐步實(shí)現(xiàn)了對(duì)稀土產(chǎn)業(yè)的集中化管理。
2024年,中國(guó)實(shí)施《稀土管理?xiàng)l例》,對(duì)鏑、鋱等7種重稀土元素及其加工產(chǎn)品實(shí)施出口許可證制度,建立全流程追蹤系統(tǒng),嚴(yán)控貿(mào)易伙伴轉(zhuǎn)口規(guī)避管制。2025年4月,中國(guó)管制升級(jí)后,稀土磁體出口需經(jīng)三級(jí)審批,僅25%申請(qǐng)獲批,且主要客戶為歐、日、韓及部分美企。
當(dāng)前,中國(guó)稀土儲(chǔ)量保持4400萬(wàn)噸,仍位居世界*。與此同時(shí),中國(guó)掌控全球85%的重稀土精礦產(chǎn)量和90%的釹鐵硼磁材產(chǎn)能,形成從礦山開(kāi)采到終端應(yīng)用的完整產(chǎn)業(yè)鏈。*近幾年,中國(guó)通過(guò)出口管制與產(chǎn)能調(diào)控,構(gòu)建起覆蓋全球的稀土供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò),成為維護(hù)產(chǎn)業(yè)安全的戰(zhàn)略支點(diǎn)。
這一壟斷地位使中國(guó)具備“資源定價(jià)權(quán)”。德國(guó)汽車(chē)研究中心的報(bào)告顯示:“沒(méi)有中國(guó)稀土,歐洲電動(dòng)車(chē)產(chǎn)業(yè)將倒退10年。”
面對(duì)國(guó)際上對(duì)稀土價(jià)格的質(zhì)疑和WTO的指控,中國(guó)采取了多種措施來(lái)維護(hù)自身利益。其中,中國(guó)通過(guò)限制稀土出口、提高出口稅、加強(qiáng)監(jiān)管等手段,抑制非法采礦和無(wú)序開(kāi)發(fā)。此外,中國(guó)還試圖通過(guò)建立稀土期貨交易市場(chǎng),將稀土定價(jià)權(quán)掌握在自己手中。
如今,稀土作為戰(zhàn)略金屬,廣泛應(yīng)用于高*武器、電子、激光、通訊等領(lǐng)域。中國(guó)通過(guò)掌握稀土的定價(jià)權(quán),不僅能夠保障自身國(guó)家安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展,還能在國(guó)際事務(wù)中發(fā)揮更大的影響力。比如,中國(guó)通過(guò)出口管制,可防止關(guān)鍵資源被用于制造針對(duì)中國(guó)的軍事裝備。
未來(lái)趨勢(shì):從資源競(jìng)爭(zhēng)到循環(huán)經(jīng)濟(jì)
稀土元素的形成是一個(gè)漫長(zhǎng)而復(fù)雜的過(guò)程,經(jīng)歷了地球內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)、巖石風(fēng)化和地殼運(yùn)動(dòng)等多個(gè)階段,需數(shù)億年時(shí)間。而人類開(kāi)采速度遠(yuǎn)超其自然再生周期,符合非可再生資源定義。
根據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局(USGS)發(fā)布的2024年全球稀土資源儲(chǔ)量數(shù)據(jù),截至2024年底,全球稀土儲(chǔ)量大約9000萬(wàn)噸,與2023年底的1.1億噸相比減少0.2億噸,降幅18.18%。這使得世界各國(guó)均在探索這一資源矛盾的解決路徑。目前,美國(guó)和日本在稀土資源開(kāi)發(fā)方面采取了不同的策略。美國(guó)重啟了位于加利福尼亞州的芒廷帕斯稀土礦(MountainPass),并計(jì)劃擴(kuò)大其產(chǎn)能。該礦是美國(guó)目前*在運(yùn)營(yíng)的稀土礦山,也是中國(guó)境外*大的輕稀土礦之一。MPMaterials公司(MPMaterialsCorp.)作為該礦的運(yùn)營(yíng)方,獲得了美國(guó)國(guó)防部的資金支持,并計(jì)劃在德克薩斯州建設(shè)分離和精煉設(shè)施。但巴克萊分析稱,到2030年中國(guó)仍將控制60%以上全球精煉產(chǎn)能。
與此同時(shí),日本也在積極尋求稀土資源的多元化供應(yīng)。日本政府牽頭投資海外采礦項(xiàng)目,并在澳大利亞、法國(guó)等地構(gòu)建了供應(yīng)鏈。日本還計(jì)劃在2026年啟動(dòng)海底稀土采礦試點(diǎn),以進(jìn)一步減少對(duì)中國(guó)稀土的依賴。然而,日本經(jīng)產(chǎn)省在北海道試驗(yàn)海水提稀土技術(shù),每公斤成本高達(dá)2300美元,是中國(guó)的15倍。此外,日本還與法國(guó)合作,計(jì)劃在2027年開(kāi)始提煉稀土,以實(shí)現(xiàn)供應(yīng)來(lái)源的多樣化。
與此同時(shí),供應(yīng)短缺正推動(dòng)著世界各國(guó)研發(fā)稀土元素含量較少或不含稀土元素的替代永磁體。據(jù)悉,日本京都大學(xué)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)在研發(fā)一種輕質(zhì)、低成本、高性能、無(wú)需稀土礦物的碳磁體方面取得了重大進(jìn)展。傳統(tǒng)磁體通常由釹制成,重量較重且面臨供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)。該團(tuán)隊(duì)專注于使用石墨烯納米帶(一種超薄碳結(jié)構(gòu))作為替代磁體材料。該研究成果于2025年1月8日發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》上。
而日本Proterial(前身為日立金屬)早在幾年前也在研發(fā)鐵氧體磁體技術(shù)。近日該公司試制了一款采用不含“釹”稀土的磁鐵,改為以氧化鐵為主要成分的磁鐵,以用于電機(jī),但這一方案短期內(nèi)還無(wú)法量產(chǎn)應(yīng)用。
此外,打造“稀土資源”循環(huán)經(jīng)濟(jì)也是重要的途徑之一。日本建立“城市礦山”體系,計(jì)劃通過(guò)電子廢棄物回收滿足國(guó)內(nèi)30%的稀土需求。但實(shí)際上,日本電子垃圾回收成本高達(dá)50美元/公斤,是中國(guó)稀土出口價(jià)格的2-3倍。而歐盟“地平線2020”計(jì)劃研發(fā)稀土回收技術(shù),試圖繞開(kāi)中國(guó)專利,但因無(wú)法達(dá)到中國(guó)設(shè)定的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn),至今未能實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。
因此,盡管稀土回收技術(shù)(如從廢舊永磁體中提取釹、鏑)已逐步成熟,但回收率受材料純度、分離技術(shù)限制,且回收成本通常高于原生開(kāi)采。目前全球稀土回收率不足5%,難以替代原生資源。
綜上,稀土特別是重稀土已超越傳統(tǒng)材料范疇,成為衡量國(guó)家科技實(shí)力與產(chǎn)業(yè)安全的核心指標(biāo)。從驅(qū)動(dòng)綠色能源革命到支撐智能制造升級(jí),從保障國(guó)防安全到重塑地緣經(jīng)濟(jì)格局,其戰(zhàn)略價(jià)值正隨著技術(shù)迭代與產(chǎn)業(yè)變革持續(xù)放大。未來(lái),誰(shuí)掌握重稀土磁鐵的技術(shù)主導(dǎo)權(quán),誰(shuí)就將主導(dǎo)全球高端制造業(yè)的發(fā)展方向。
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