蓬勃发展中的磁性材料
Magnetic Materials in Vigorous Development

摘 要：简述了磁性材料的国内外发展现状，综述了其广泛应用与市场前景，介绍了高新 磁性材料的新近发展态势。
关键词: 磁性材料 应用 市场 发展

1、现状
磁性材料是信息产业的重要物质基础，目前正在向着全球化、无国界方面发展，世界磁性材料的应用更贴近于区域市场，并呈现出了两大显著特点：一是亚洲更加突出其中心和大本营的地位，除日本仍保持其磁性生产大国和强国之外，其它亚洲国家和东南亚地区都有较大幅度的发展，如中国已成为世界第二生产大国，其发展速度居世界第一;二是生产重心逐步向发展中国家（地区）转移。
从磁性材料本身发展来看具有以下特点：（1）产品性能大幅度提高；（2）软磁铁氧体产品的生产，稳中有升；（3）高性能稀土永磁产品特别是钕铁硼（NdFeB)永磁继续快速增长，其性能已向理论值靠近，新型产品如钐铁氮（SmFeN)、双相纳米复合磁体崭露头角；（4）永磁铁氧体产品特别是汽车用中高档产品需求正在不断扩大，产量呈增长趋势；（5）粘结永磁体，主要是NdFeB粘结永磁体，由于它的独特优点现已成为各国竞相开发的热点，以满足不断扩大的市场需求。
从产品性能上看，永磁铁氧体的最大磁能积已达到41.6kJ/(5.18MGOe)，为理论值的96％。稀土永磁中的（1：5）钐钴磁体已达到227.6kJ/(28.6MGOe)为理论值的90％；2：17钐钴磁体已达到264kJ/(33MGOe)，为理论值的46％；NdFeB磁体已达到446kJ/（55.8MGOe)，为理论值的87％。软磁铁氧体的初始磁导率（μi)已达到18000~20000；功率铁氧体的工作频率已达到3MHz以上。

随着科学技术特别是电子信息的快速发展，磁性产品的应用领域不断扩展，其产值和产量一直保持较大幅度的增长。中国的磁性产品的发展速度更快，现已形成门类齐全，产学研配套的工业体系。表1是1998年世界及中国磁性材料的产量产值一览表，可见磁性产业已具规模经济的形态，并且仅仅次于半导体产业。
近十年内，我国的磁性材料工业发展速度令人震惊，现在基本上形成了自己的产业体系。根据本行业协会的统计，1998年我国的永磁铁氧体销售量约11.5万吨（其中粘结铁氧体0.2万吨），出口约6.5万吨。软磁铁氧体销售量约4.2万吨（其中偏转磁芯约1万吨），出口约1万吨。稀土钕铁硼成品销售约4100吨，铝镍钴约2000吨。从产量来看，我国已成为磁性材料生产大国；但是，从产品档次和性能来看，我国目前不是磁性材料生产强国。

2、市场

磁性材料最重要最具潜力的领域是电子信息技术，表2给出了磁性材料在现代电子信息中的主要应用范围及其产品特点，可见它已成为信息技术和产业中的一块重要基石。
磁性材料及其产业是伴随着世界科技与经济的发展而向前迈进的，纵观历史进程，预测未来信息化和知识经济的发展，无论从短期还是长期来看，全球的磁性工业的发展前景美好而乐观。
据专家分析，世界磁性产品市场将以8％的年增长率发展，铁氧体永磁将从1998年的45万吨将增加到2000年60万吨，到2005年将达到90万吨。铁氧体软磁从22万吨将增加到2000年25万吨，到2005年将达到40万吨。1995年世界烧结钕铁硼磁体产量4940吨，粘结钕铁硼磁体为1300吨，到2000年的产量将分别达到12625吨和5000吨，中国的永磁铁氧体将从1998年有11.5万吨增加到2005年的21万吨。软磁铁氧体将从1998年的4.2万吨增加到2005年的9.4万吨。钕铁硼磁体将从1998年的0.4万吨增加到2005年的0.8万吨。今后5年内，中国的磁性工业主要在质量和性能方面加以提高，既面临着产品上档升级的考验，同时也存在着一些发达国家及港台地区磁性产品向我国转移的机遇。
（1）世界磁性材料的市场发展

世界汽车产量为4，900万辆左右，每辆汽车使用电机数从1998年的20只到2005年增加到30只，预测需要电机总数将从8亿只增加到16亿只。随着汽车生产量和使用扬声器数量的增加，汽车用的扬声器产量从目前的1.6亿只增加到2.3亿只，增加的量均在1倍左右。从发展方面，亚洲地区将会发展更快。
由于汽车向小型化和轻量化发展，以及为了保护环境采用非汽油驱动汽车，需要应用新材料提高电机的功率和减小尺寸，促使各向异性粘结钕铁硼磁体的发展将会加快。假如，汽车中有50％采用粘结钕硼磁体，如雨刷电机、窗冲洗电机、反光镜电机、门锁和座位调节电机等方面应用，就需要粘结钕铁硼磁体102克/辆。到2005年，世界生产汽车以5540万辆计算，就需要粘结钕铁硼磁体5540吨。
估计到2005年世界永磁体的产值超过100亿美元。
计算机的发展带动了相关配套元件的发展，磁盘、光盘驱动器和打印机驱动头是西方使用钕铁硼最大的一个方面。显示器需要各种高档次铁氧体软磁、多媒体音响对永磁材料的需求量也是很大的。随着信息时代的到来，近几年工业发达国家正形成计算机进入家庭的热潮。据美国市场调查1996年全世界家用PC机总销量达2000万台，2000年将达4000万台，2005年约达8000万台。
通讯业的发展，电话和移动电话装置需要越来越多的抗干扰磁芯、片式微型化电感，以及传声器和扬声器，这对软磁和永磁材料带来了良好的市场。
在消费产品方面，到2005年，全世界彩电市场总需求量为20000万台，录像机6000万台，摄象机达2000万台，家用音响市场总需求达16707万台，车音响市场需求量达7157万台。新一代的DVD机，到2005年，其市场需求量达到4000台。MD录音机市场总销量将达2990万台。可见消费类产品对磁性材料的需求量是很大的。
（2）国内磁性材料的市场发展
根据信息产业部的规划目标来看，电子产品的增长率大约在15％左右。规划目标：程控交换机4000万线、移动通信电话手机3000万部、彩电6000万台、黑白电视机1500~1600万台、录像机440万部。根据汽车行业的发展规划，”九五”末产量达400万辆，其中轿车120~130万辆，预计配套电机1500万台。品种有摇窗机、空调电机、油泵电机、仪表电机、门锁电机、刮水器电机、散热风扇电机、起动电机及发电机。预计2005年摩托车总产量突破1500万辆，需要起动电机1000万台/年。据电声行业的发展规划，21世纪初国内市场将需扬声器12亿只，受话器3.6亿只，耳机300万付。世界电声器市场需要扬声器33亿只，送受话器约4亿只，传声器约2.9亿只。要满足和达到配套能力，磁体需要量也是很大的。
为满足环境保护的需求，发展无油汽车、摩托车是世界发展方向，这将对稀土永磁体的发展带来广阔的市场。为了减少发电厂二氧化硫的排放量，国际上实施”绿色照明工程”，从而达到减少发电量；所以节能灯的应用在国外发展很迅速，这也是我国的一项重大工程。节能灯的发展，需要使用大量高档的铁氧体软磁滤波磁芯、抗干扰磁芯等；根据专家分析，如我国全面推广使用节能灯，需求量将在约5亿支。

根据本行业的专家分析，2005年本行业铁氧体永磁市场将达21万吨左右，铁氧体软磁市场将达到9.4万吨，稀土磁体在8000吨。按行业的发展来看，这些指标有可能达到。表3和表4分别列出了2005年期间中国磁性产品市场与增长情况和预测值。

3、发展
高新磁性材料是人们所关心的。这里所称高新磁性材料系指能满足计算机通信、自动化和智能化机器及相关产品使用要求并能改进和提高其性能的磁性产品，显然它包括了传统的与新型的两大类。在传统产品中应是那些性能高、质量优良或能起特殊功能作用的磁性材料，如Y30H—1、Y30H—2以上的永磁铁氧体材料；PC40以上的功率铁氧体，磁导率达10000，Bs=5000Gs以上的软磁铁氧体材料等；新型磁性材料是指那些利用新原理、新效应而研发成的强磁性材料，如巨磁电阻（GMR)材料，纳米复合永磁材料，非晶超微晶合金材料，巨磁致伸缩材料等。
细究起来，新型磁性材料包括了：1）超强永磁金属间化合物和间隙型化合物，如、；和等，他们均各有所长，NdFeB永磁合金发展最快，而SmFeN在高于600oC时会分解成α-Fe和SmN，故只能作粘结磁体。2）高磁导率材料，如优先用于高频范围的合金是λs为零的非晶合金（Vitrovac)，FeSiNbCuB非晶纳米晶材料等。3）大磁致伸缩TbDy合金。合金系的λs高达，比普通Fe、Ni软磁体大100倍。4）高密度记录材料，如△R/R0>50%巨磁电阻材料作的磁头最在希望实现高密度记录，这些材料有多层膜和Fe/Cr多层膜等。
可见近几年中发展起来的高新磁性材料以金属类最为突出。以前在电力、电子仪器仪表等行业中普遍使用的Si钢、坡莫合金、铁氧体和非晶合金材料虽然发挥着重要作用，但因各自的缺点而受到限制。而非晶超微晶由于不存在磁晶各向异性、晶界为非长程有序，其电阻率比一般晶态合金高2倍。它的综合磁性能优异，如μi=100，000，Bs=1.2T，损耗低（P0.2/20k)=3.4w/kg)，可在市场上获得广泛应用，尤其是高频下作功率输出变压器磁芯，是当今开关电源变压器的首选材料。与铁氧体磁相比，在相同电气规格下，非晶超微晶软磁的体积，功耗减少一半，其温度特性良好，可以说是对软磁氧体的挑战。■
参考文献
〔1〕Kronmiiler H.，Joural of Magnetism and Magnetic Materials，1995，140~144(Part 1)
〔2〕中国磁性材料工业加速“冲浪”，中国材料资讯，２０００（６），３４－３５。
〔３〕王新林　孙桂琴　　金属功能材料的发展概况，金属功能材料，１９９９，６（４），１４５。
〔４〕余声明，永磁材料在小电机中的应用， ２０００第五届中国小电机技术研讨会论文集，２０００，１１２。