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德国开发优化稀土使用的解决方案

来源:科技日报   更新时间:2018-09-06 10:19:17    

  稀土作为许多高科技产品的一部分,是德国工业中最具战略重要性的原材料之一。为了更有效地利用宝贵的稀土材料,德国弗劳恩霍夫协会下属的8家研究所联合开发出了优化稀土使用的解决方案,包括优化制造工艺、回收方法和可替代稀土的新材料。以电动机为例,采用新解决方案可使稀土材料用量减少五分之一。

  2013年弗劳恩霍夫协会启动了“关键稀土材料”的联合攻关项目,目标是优化使用现有稀土材料,特别是针对元素镝和钕积极寻找替代材料。项目的一个重点是电动机中使用的磁铁,弗劳恩霍夫研发团队选择了两种电动机——一种小型驱动器和一种牵引驱动器作为参考基准。研究人员通过节省稀土和替代稀土的组合方法,使这两种电动机的镝和钕材料用量减少了20%。

  联合项目发言人、弗劳恩霍夫材料微结构研究所所长韦斯潘教授称:“我们的目标是将这些基准发动机上的稀土需求减半,为此结合了不同的技术方法。现在一辆汽车平均有几十个这样的电机,包括电动车窗、电动雨刷或机油泵,许多电机使用含有稀土的永磁体。随着未来电动汽车不断增加自动化辅助系统,电机的用量还会显著增加,这都说明了有效利用稀土材料的重要性。”

  研发人员在电动机的设计中,引入了节约使用稀土材料或回收利用的概念,例如电机在不很高的温度下运行,对磁铁的热稳定性要求较低,就可减少镝材料用量。另外,在磁铁制造工艺中找到减少浪费的方法,如通过注射模制方法,使磁性材料与塑料黏合剂直接制成所需形状然后烧结,减少了后续再加工程序。

  另一项研究是将电动机、风力涡轮机或汽车上回收的永磁体重新再利用,通过纯氢处理将永磁体分解成微小颗粒,然后重新浇注或烧结。再生磁铁可达到新磁铁容量的96%。镝通过放电等离子烧结(SPS)和热压的组合使用来形成晶相,可用于生产电动马达上有多种用途的异性磁体,这一工艺属于世界首创。(记者顾钢)

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