德國致力優化稀土使用

2018年09月06日08:22  來源:科技日報
 

稀土作為許多高科技產品的一部分,是德國工業中最具戰略重要性的原材料之一。為了更有效地利用寶貴的稀土材料,德國弗勞恩霍夫協會下屬的8家研究所聯合開發出了優化稀土使用的解決方案,包括優化制造工藝、回收方法和可替代稀土的新材料。以電動機為例,採用新解決方案可使稀土材料用量減少五分之一。

2013年弗勞恩霍夫協會啟動了“關鍵稀土材料”的聯合攻關項目,目標是優化使用現有稀土材料,特別是針對元素鏑和釹積極尋找替代材料。項目的一個重點是電動機中使用的磁鐵,弗勞恩霍夫研發團隊選擇了兩種電動機——一種小型驅動器和一種牽引驅動器作為參考基准。研究人員通過節省稀土和替代稀土的組合方法,使這兩種電動機的鏑和釹材料用量減少了20%。

聯合項目發言人、弗勞恩霍夫材料微結構研究所所長韋斯潘教授稱:“我們的目標是將這些基准發動機上的稀土需求減半,為此結合了不同的技術方法。現在一輛汽車平均有幾十個這樣的電機,包括電動車窗、電動雨刷或機油泵,許多電機使用含有稀土的永磁體。隨著未來電動汽車不斷增加自動化輔助系統,電機的用量還會顯著增加,這都說明了有效利用稀土材料的重要性。”

研發人員在電動機的設計中,引入了節約使用稀土材料或回收利用的概念,例如電機在不很高的溫度下運行,對磁鐵的熱穩定性要求較低,就可減少鏑材料用量。另外,在磁鐵制造工藝中找到減少浪費的方法,如通過注射模制方法,使磁性材料與塑料黏合劑直接制成所需形狀然后燒結,減少了后續再加工程序。

另一項研究是將電動機、風力渦輪機或汽車上回收的永磁體重新再利用,通過純氫處理將永磁體分解成微小顆粒,然后重新澆注或燒結。再生磁鐵可達到新磁鐵容量的96%。鏑通過放電等離子燒結(SPS)和熱壓的組合使用來形成晶相,可用於生產電動馬達上有多種用途的異性磁體,這一工藝屬於世界首創。

稀土的價值顧名思義,提高稀土用量,直接效益就是節省了產品的生產成本。僅從這一點上看,技術和工藝的進步直接貢獻經濟發展,是顯而易見的,頗具說服力。德國歷來是工業強國,其代代傳承的對新工藝、新技術和新方法的孜孜以求,極致纖毫必較的執著精神,理應被全人類奉若瑰寶。(記者顧鋼)

(責編:姜淑敏(實習生)、熊旭)

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