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近日,本田汽车公司(Honda Motor Co.)和大同特殊钢有限公司(Daido Steel Ltd. )达成了一项双赢的合作战略,将一起生产一种用于电气化汽车电机的新型磁铁材料。
据了解,这种热变形钕材料已经率先登陆2017款本田Freed混合动力运动版(2017 Freed Sport Hybrid)紧凑休旅车的永磁牵引电机。这两家公司表示,热变形钕材料具有重大意义,因为这种材料并不属于“重”稀土金属,并不需要掺杂镝和铽稀土元素以提高耐热性,可以直接满足电动车和混合动力车电机对高磁性和耐热性的要求。
本田可以通过与日本大同特殊钢公司(Daido Steel)的新型永磁材料联合研发, 进一步有效降低其电机对“重”稀土材料的依赖。据了解,本田努力寻求替代解决方案是为了进行成本控制,并保证材料的可靠供应:目前,尽管中国的稀土储量仅占全球总量的35%,但却占到全球稀土元素供应量的93%,其中就包括在永磁材料中必不可少的钕和镝。
2010年,一艘中国渔船涉嫌在所谓的“日本海域”作业被扣押,曾引起中国短暂禁止对日的稀土出口。专家表示,随着中国海洋边界问题的紧张局势的不断加剧,出于对中国禁运稀土金属的担忧,以及对降低材料成本的期待,本田动力系统部门开始研发风险较低的“重”稀土元素替代品。
此外,美国能源部也开始进行“寻求关键技术稀土替代品行动(REACT)”,旨在寻找成本较低、供应可靠的稀土原料替代品。
虽然钕(Nd)属于稀土元素,但其实相当普遍易得,钴、铜和镍等元素均比钕元素更稀少。当与铁、硼形成化合物(Nd2Fe14B)时,钕元素能够提供比其他永磁材料更高的磁性,从而允许客户在广泛的商业应用中使用尺寸更小、质量更轻的磁铁。
大同特殊钢的子公司大同电子(Daido Electronics)一直在通过热变形工艺量产钕磁铁。热变形工艺与磁铁生产中常用的烧结工艺有所不同,可以使纳米级别的晶粒精确排列。因此,热变形磁铁的晶粒结构比烧结磁铁要精细大约10倍。
这样一来,厂商无需掺杂昂贵的“重”金属稀土元素,也可以生产出耐热性更高的磁铁。为了适应新型磁铁的特点,本田在设计中专门改进了一款牵引电机转子的形状,以优化磁铁的磁通流动。
这款最新开发的热变形钕磁铁已经为大同特种钢打开了一扇大门,使其能够参与到电动汽车的全球供应链之中。而过去,牵引电机磁铁的市场一直以烧结磁铁为主。据了解,大同电子已经在津川市(Nakatsugawa City)的工厂新建了一条生产线,并从加拿大多伦多的Magnequench International公司采购磁粉。
有趣的是,Nd2Fe14B磁铁合金是在1982年由通用汽车公司(General Motors)和Sumitomo Specialty Metals特殊金属公司联合开发的,当时也是为了应对钐钴(SmCo)磁体成本过高的挑战。
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