电机用稀土永磁体的历史

稀土元素（稀土永磁体）是周期表中间的 17 种金属元素（原子序数 21、39 和 57-71），它们具有不寻常的荧光、导电和磁性特性，使其与更常见的金属（如铁）不相容）在以下情况下非常有用：合金化或少量混合。从地质学上来说，稀土元素并不是特别稀有。这些金属的矿藏在世界许多地方都有发现，有些元素的含量与铜或锡的含量大致相同。然而，稀土元素从未被发现浓度非常高，并且经常相互混合或与铀等放射性元素混合。稀土元素的化学特性使其难以与周围材料分离，这些特性也使得它们难以纯化。目前的生产方法需要大量矿石，并产生大量危险废物来提取少量稀土金属，加工方法产生的废物包括放射性水、有毒氟和酸。

最早发现的永磁体是提供稳定磁场的矿物。直到 19 世纪初，磁铁都是由碳钢制成的，脆弱且不稳定。 1917年，日本发现了钴磁钢，并对其进行了改进。自发现以来，永磁体的性能不断提高。对于 1930 年代的铝镍钴合金（Al/Ni/Co 合金），这种演变体现在最大数量增加的磁能积 (BH)max 上，这极大地提高了永磁体的品质因数，并且对于给定体积的磁体，最大能量密度可以转换为可用于使用磁铁的机器的功率。

第一个铁氧体磁铁是1950年在荷兰飞利浦工业研究中心的物理实验室偶然发现的。一名助理错误地合成了它——他应该准备另一个样品作为半导体材料进行研究。结果发现它其实是有磁性的，于是就交给了磁性研究小组。由于其作为磁铁的良好性能和较低的生产成本。因此，这是飞利浦开发的产品，标志着永磁体使用量快速增长的开始。

20世纪60年代，第一个稀土磁体问世(稀土永磁体）由镧系元素钇的合金制成。它们是最强的永磁体，具有高饱和磁化强度和良好的抗退磁性能。尽管它们在高温下价格昂贵、脆弱且效率低下，但随着它们的应用变得更加相关，它们开始主导市场。 20 世纪 80 年代，个人电脑普及，这意味着对硬盘永磁体的需求量很大。

钐钴等合金是在20世纪60年代中期随着第一代过渡金属和稀土而发展起来的，而在1970年代后期，由于刚果供应不稳定，钴价大幅上涨。当时钐钴永磁体（BH）max最高，研究界不得不更换这些磁体。几年后，即1984年，佐川等人首次提出开发基于Nd-Fe-B的永磁体。采用住友特殊金属公司的粉末冶金技术，采用通用汽车公司的熔体旋压工艺。如下图所示，(BH)max 经过近一个世纪的改进，从钢的 ≈1 MGOe 开始，到过去 20 年中 NdFeB 磁体达到约 56 MGOe。

工业过程的可持续性最近已成为一个优先事项，而稀土元素因其高供应风险和经济重要性而被各国视为关键原材料，为新型无稀土永磁体的研究开辟了领域。一个可能的研究方向是回顾最早开发的永磁体、铁氧体磁体，并使用近几十年来可用的所有新工具和方法进一步研究它们。一些组织目前正在开展新的研究项目，希望用更环保、更高效的替代品取代稀土磁体。