韩国材料研究院开发出不含重稀土的高性能电动汽车和机器人磁体

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一项无需使用昂贵重稀土元素即可制造高性能永磁体的技术已成功开发。该技术有望为电动汽车和机器人等先进产业必不可少的永磁体实现国产化和本地化生产奠定基础。

韩国材料研究院（KIMS）23日宣布，纳米材料研究部高级研究员金秀敏（Su-Min Kim）、首席研究员金泰勋（Tae-Hoon Kim）和首席研究员李正九（Jeong-Gu Lee）领导的研究团队，已掌握了一项利用超细粉末制造不含重稀土的高性能钕铁硼（Nd-Fe-B）永磁体的技术。

永磁体是广泛应用于各类先进工业领域的关键材料，包括电动汽车驱动电机、机器人关节和风力发电机等。其中，钕铁硼永磁体因能产生强磁场而被广泛使用。

为了使钕铁硼永磁体在电动汽车驱动电机等高温环境下运行，确保高矫顽力至关重要，以防止磁体轻易失去磁性。矫顽力是指磁体在暴露于反向外部磁场时仍能保持磁化的能力。

为了获得足够的矫顽力，通常需要在磁体中添加镝（Dy）和铽（Tb）等重稀土元素。然而，重稀土价格昂贵，且其供应链集中在少数几个国家，因此有必要开发能够替代重稀土的技术。

研究团队没有添加重稀土元素，而是开发了一种技术，通过使用超细粉末细化永磁体的晶粒结构（结晶颗粒）来提升磁性能。晶粒越小，磁体保持磁化的能力就越强。然而，当使用通过机械粉碎合金来减小粉末尺寸的传统方法时，颗粒能达到的最小尺寸存在极限。

为了克服这一限制，研究人员通过还原扩散（RD）工艺减小了粉末尺寸，该工艺以稀土氧化物为原料合成细小的钕铁硼结晶颗粒。他们还开发了一种新的后处理技术，以解决传统还原扩散工艺中出现的粉末氧化问题。

利用这项新技术，该团队成功生产出粒径约为1 μm（微米，百万分之一米）的高纯度钕铁硼超细粉末。

研究人员进一步开发了粉末取向和烧结技术，将这些超细钕铁硼粉末转化为高性能永磁体。随着粉末尺寸的减小，颗粒间的摩擦和团聚增加，使得在磁场中均匀取向粉末变得困难。

该团队通过在粉末表面涂覆润滑剂，并施加方向和强度逐渐变化的阻尼交变磁场，改善了粉末的取向和压坯的稳定性。他们还采用了氢辅助工艺来减少源自润滑剂的残余碳，并解决了热处理后矫顽力下降的问题。

高级研究员金秀敏表示：“这一成果的意义在于，它克服了制造高性能钕铁硼永磁体所需的超细粉末合成以及粉末取向/烧结工艺中的技术限制。”他补充道：“一旦基于这项不依赖重稀土即可提升磁体性能的技术建立起工艺集成和量产技术，预计将应用于电动汽车驱动电机和人形机器人等需要高性能永磁体的先进工业领域。”

该研究成果分别于7月14日和9月19日发表在国际期刊《Journal of Alloys and Compounds》和《Chemical Engineering Journal》上。基于所开发的技术，该团队共提交了九项专利申请。

资讯来源

• 东亚科学 (2026-10-23)
• 原文： 韩国材料研究院开发出不含重稀土的高性能电动汽车和机器人磁体
• https://www.dongascience.com/en/news/80510