稀土供应链的优势,正被中国车企转化为技术优势
创始人
2025-06-30 14:21:30
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曾几何时,面对崛起的中国汽车产业,海外舆论从车企、正规媒体到个人博主,普遍秉持着一种“自我保护”的机制,试图片面地将中国新能源汽车的突破粗暴归因于“电子设备堆砌”,仿佛凭借这一描述就可以给自己的落后找寻到台阶。

不愿意面对失败是一种可以理解的心理状态。然而这种膝跳反射式的打压,却很容易令人忽视了一个根本事实:中国车企的竞争力提升,实际上并不依赖于表面的技术堆叠,而是源自众多基础领域的底层突破与创新。

图丨中国车企确实通过强大的中国ICT产业,在智能舱驾层面汲取了强大的技术支持。但将之简化为仅仅是“电子设备堆砌”带来的进步,就未免显得自欺欺人了

这场静默革命的本质,是产业竞争维度从应用层向基础科学层的迁移。当对手仍在供应链脱钩与技术妥协间挣扎时,中国已通过稀土元素的精准配位与晶界操控,将资源禀赋转化为定义未来技术范式的支点。材料科学的突破从来不是实验室里的孤例,而是重塑产业规则的起点——其正在向着全世界,展示出一个尖锐而且残酷的事实:谁掌握了元素周期表的战略纵深,谁就握有定义汽车产业未来的话语权。

现有磁性材料的进一步提升

钕铁硼磁性材料的居里点(磁材料中自发磁化强度降零的界限点)在312℃,一旦材料处于较高温度下,则磁性能衰减显著。

例如牌号为N35的钕铁硼磁铁,虽然在国内市场其价格堪称低廉,淘宝上30mm直径20mm厚度的柱状磁锭价格仅140元左右,在升温至80℃以上就会出现明显的退磁现象。一旦温度接近其居里点时,材料内磁畴结构会被永久破坏,导致材料彻底丧失磁性。

图丨钕铁硼永磁材料虽好,但并非没有缺点。当然,能这么表达的前提,是我们并不缺钕

对于这种情况,我们的应对手段是如汽车电机等高温应用领域,在加强设备散热的同时,也在磁材料中需添加镝(Dy)、铽(Tb)等重稀土元素,以便将耐温性增加到接近400℃。当然,重稀土的价格并不低,势必造成成本增加。

当然,现有钕铁硼磁性材料的缺点还有不少。例如过脆、电化学腐蚀敏感等。过脆的问题会导致其加工难度大幅增加,使得其在切割、钻孔等机械加工需要专用工具和工艺以避免微裂纹等问题。不过随着目前,国内基本淘汰了4N以下纯度钕材料,改为在磁材料生产中采用4N甚至更高规格钕,上述问题已经大为缓解。至于电化学腐蚀,则可以通过表面喷涂来部分解决。

针对现有钕铁硼磁材料的缺点,国内企业目前突破的方向是两点——新的烧结加工技术,以及新的稀土磁材料。

图丨钕铁硼磁瓦其实挺脆的,而且不耐热。但通过部分新的工艺,能够显著改善其缺陷

晶界扩散技术是一种创新性的烧结技术,其通过在钕铁硼磁体表面形成一层重稀土膜,然后通过真空热处理,让重稀土原子沿着晶界向内部扩散,形成高矫顽力壳层,从而大幅提升磁体的矫顽力和耐高温性能。这种方法除了提升钕铁硼磁体的居里点外,还可以将镝的用量降至0.5%,对降本亦有显著效益。

而新材料,则是指新的钐铁氮永磁材料。

钐铁氮永磁材料的原材料主要为氧化钐,属于稀土矿中与钕伴生的材料,此前一直被用于激光材料、微波和红外器材的生产,同时部分特殊陶瓷亦需要钐。总的来说,其在原子能工业上有一定的用途,但整体需求不大。所以在国内启动稀土联动萃取分离工艺后的相当一段时间里,由于需求量较低而被大量囤积,价格相对较低。在钕铁硼稀土永磁材料原料(氧化钕)价格日趋上涨的背景下,钐铁氮永磁材料具有明显的成本优势。

图丨钐铁氮永磁材料的实用化,将进一步完善我国的稀土永磁材料产业链,解决各种“高低搭配”问题

与钕铁硼相比,钐铁氮的磁能积低约30%左右。但除了这一缺点,在居里点、温度稳定性、耐腐蚀性以及成本上,均有巨大优势。比如至关重要的居里点,不经过特殊处理的钐铁氮磁体就能接近600℃,最高则可以达到800℃,且在150~200°C进入高温衰退后,衰减相对缓慢和温和。至于机械性能,虽然同样存在过脆、不易加工的问题,但并没有比钕铁硼更差,且耐腐蚀性能大增也必然大幅度减少加工时的麻烦。

钕铁硼凭借磁性能优势和成熟工艺仍是当前主流,但高温与腐蚀短板制约其在极端环境的应用;钐铁氮以高温稳定性和耐腐蚀性成为高温场景的理想替代,且具成本潜力,但工艺与磁性能仍需突破。未来二者可能形成互补——通过晶界扩散技术强化钕铁硼磁体将主导高功率场景,比如高性能电动\混动汽车;而钐铁氮磁体则渗透高温、高稳定性领域,如中低端廉价走量路线的电动汽车,现有汽车各种非驱动电机的替代,以及可再生能源领域。

图丨这类低端小型电动汽车,完全可以使用钐铁氮永磁电机进一步降低成本

对于目前已经在整个稀土供应链中掌握领先优势的我们来说,完全有能力同时推进两条路线,以“两条腿走路”的模式谋求全方位的长远利益。

突破新的材料技术

两个半月之前,赛里斯整了一个“狠活”。

4月23日,于第二十一届上海国际汽车工业博览会期间,赛力斯在其发布会上,公开展示了其最新的一体化压铸后车身件。

图丨看似其貌不扬,但却具有非常意义

最近几年,汽车铝制车身的一体化压铸工艺日臻成熟,各主机厂竞相配备具备更大锁模力的超大型压铸设备。而迄今为止这方面的冠军,是去年11月末东风集团在其位于武汉经开区云峰工厂配备的16000吨锁模力超大型压铸机。

相对而言,赛力斯两江智慧工厂配备的设备,最大锁模力仅有9800吨。然而既然是“狠活”,则其亮点显然并不是压铸工艺本身。实际上,该部件的特殊性在于其材质——这是全球首个一体压铸成型的镁铝合金后车体总成件。

通过添加钇、钕等稀土元素,并通过专门的工艺在部件内部形成Al₃Y、Al₃Nd等构造的纳米颗粒强化晶界,从而实现压铸部件的高温稳定性和抗蠕变性能。这块压铸件相比传统铝合金后车体在实现超过两成减重的同时,还能保证超过400MPa的高强度,也在高温表现上比传统铝镁合金压铸车身更佳。

此外,这种新的压铸后车身总成还具备优异的阻尼减震性能,并且在电磁屏蔽能力上较之原本的铝镁合金翻倍。毫无疑问,这些特性对于整车安全性的提升乃至NVH表现,都是具备非常意义的。

图丨稀土镁合金压铸件,最近几年已经大量出现在汽车上,图为压铸的方向盘

根据官方介绍,成果由赛力斯联合重庆大学、宝武镁业、北京科技大学共同实现。攻关期间总共实现了48项技术攻关,其中12项为行业0到1的关键技术突破。相较于传统铝合金方案。

众所周知,近年来随着稀土在镁合金中运用的扩大,凭借优异的机械性能以及在可加工性方面的显著提升,其不但在消费电子设备领域大放异彩,在汽车零部件方面也开始批量替代传统的“铝合金”部件,被大量运用于汽车座椅支架、汽车驾驶台仪表框架等层面上。而目前以赛力斯的这项突破为信号,国内汽车产业稀土镁合金的运用场景,必然会迅速从原本的零部件向着较大质量的结构件进行跨越。而这无疑将带来一个巨大的优势——减重。

汽车产业迈入新能源时代以后,尽管电机加入动力系统后带来了诸多好处,然而电池组导致的簧上质量的骤增,却是一个无法回避的巨大副作用。减重,已经成为了每款新能源车型从设计到工程样车阶段,贯彻始终的一项工作。

图丨镁合金座椅骨架

而依托稀土材料的“魔力”,在新一代镁铝合金的大量运用,中国车企能够在保证车辆结构强度不减的前提下,使各种混动、纯电车型的重量减去接近一成重量。无论从何种角度来看,这都将使我们在技术上取得重大优势。

无论从何种角度看,目前我国在全球稀土供应链中的优势,都能在汽车产业上转化为我们企业在汽车材料技术上的重大技术优势。特别是现阶段,几乎所有海外对手的努力方向,若非千方百计确保稀土供应链,便是以“削尖脑袋”的态度不惜靠增重、降低功率、增加能耗、削减可靠性为代价,来试图实现稀土替代这个时间段内。

而后者,在欧美试图绕开中国建立稀土供应链这个大背景下,几乎是空耗的无用之功。

也许稀土供应链的优势,对于我们而言只是暂时的,但从无到有建设重稀土开采-分离-精炼体系,并且做到产能保证所需的至少八到十年的窗口期,其实对于竞逐全球汽车产业技术优势的中国车企来说,已经足够了。

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