汽车和机器人用磁体的新制造工艺
韩国材料科学研究所（KIMS）于2026年10月23日宣布，其研究人员已开发出高性能永磁体的核心制造技术，无需添加昂贵的重稀土元素镝和铽。该工艺使用直径约为1微米的高纯度粉末颗粒，并将粉末制备、磁场取向和烧结结合起来。烧结是指通过加热将压制后的粉末转变为固体磁体的过程。
KIMS完整公告介绍了超细单晶Nd-Fe-B粉末的开发，以及将其制成永磁体所需的取向和烧结技术，且无需添加重稀土元素。
这项工作由该研究所纳米材料研究部的高级研究员金秀敏和首席研究员金泰勋、李正九完成。他们的方法针对钕铁硼磁体（Nd-Fe-B磁体），这类磁体用于电动汽车电机、机器人关节和风力涡轮机发电机。
钕仍是不可或缺的成分。这项进展旨在去除对特定重稀土添加剂的依赖，同时提高磁体抵抗磁性损失的能力。研究团队通过缩小材料的晶粒，并开发将所得细粉制成实用磁体的方法来实现这一目标。
对韩国制造商而言，这项技术有望提供一条本土生产路线，减少对昂贵材料的依赖；这些材料的供应集中在少数几个国家。金秀敏表示，在应用于电动汽车电机和人形机器人之前，还需要进一步打通各项工艺并建立量产能力。
为何抗退磁能力至关重要
Nd-Fe-B磁体因能产生强磁场而得到广泛应用。然而，在电动汽车电机中，磁力强度只是要求之一。磁体还必须在高温环境下运行时保持磁性。
研究人员将抵抗退磁的能力称为矫顽力。简单来说，矫顽力衡量磁体抵抗试图改变其磁状态的反向磁场的能力。在要求严苛的电机应用中，保持磁性能至关重要，因此高矫顽力尤其有价值。
通常会添加镝和铽来提高这种抗退磁能力。两者都属于重稀土元素，价格昂贵，供应链也较为集中。因此，制造商有理由寻找其他途径，以获得所需的磁性能。
KIMS团队将重点放在磁体的内部结构，而不是这些添加剂上。他们的方法使用极细粉末来形成更小的晶粒，也就是成品材料内部微小的晶体区域。细化晶粒为提高矫顽力提供了一条无需添加镝或铽的途径。
制备微小颗粒，而非研磨合金
传统粉末制备方法是将现有合金破碎成更小的颗粒。不过，如果目标是获得适用于这一方法的超细颗粒，机械研磨会受到限制。
研究人员改用稀土氧化物作为原料，通过还原扩散工艺（简称RD）直接合成细小的Nd-Fe-B晶体颗粒。还原是指从起始化合物中去除氧；扩散则使原子能够移动并结合，形成目标材料。
所得粉末颗粒直径约为1微米，即一米的百万分之一，相当于一毫米的千分之一。这是用于制造磁体的粉末颗粒的尺寸，并非成品部件的尺寸。
直接合成通过从一开始就制备小颗粒，突破了研磨方法的尺寸限制。随后，研究人员还必须保持粉末质量，并开发适用于这些极易相互黏附的微小颗粒的加工方法。
防止粉末氧化
RD工艺此前已面临一个加工难题：粉末氧化。加工过程中氧与材料发生反应可能损害其质量，因此控制粉末状态是制备实用磁性材料的关键环节。
KIMS团队在合成后开发了一种处理方法，以应对氧化问题。据该研究所介绍，这使他们能够制备纯度高、颗粒尺寸约为1微米的Nd-Fe-B粉末。
因此，粉末尺寸和纯度是这项工作的两个相互关联的方面。研究人员需要足够小的颗粒来促进晶粒细化，同时还要控制可能削弱这一优势的不良化学变化。
接下来，他们需要让这些颗粒沿有用的方向排列，并在制造过程中保持聚合。细小的磁性粉末仍需经过取向、成形和热处理，才能成为成品永磁体。
让细小颗粒排列整齐
颗粒极小会带来处理难题。颗粒间的摩擦以及容易结团的特性，使每个颗粒都更难在磁场中转向所需的方向。
取向很重要，因为粉末中各颗粒的磁性方向需要彼此配合。沿预定方向排列的颗粒越多，成品磁体就越能充分发挥材料的磁性能。
研究人员在粉末表面涂覆润滑剂，以帮助颗粒移动。他们还施加了阻尼交变磁场。该磁场不断改变方向，同时强度逐渐减弱，从而帮助颗粒稳定排列。
KIMS表示，这种组合改善了粉末的取向效果，也提高了成形粉体的稳定性。成形粉体是烧结前压制而成的坯体。保持其稳定，有助于在后续制造步骤中维持所需的颗粒排列。
去除润滑剂残留的碳
润滑剂解决了一个问题，却带来了另一个加工方面的隐忧：残留碳。润滑剂留下的碳可能导致热处理后矫顽力下降，削弱研究团队试图保持的性能。
研究人员采用氢气辅助工艺来减少残留碳。KIMS表示，该处理解决了加热后矫顽力下降的问题，并为使用超细粉末制造烧结磁体建立了一条工艺路线。
烧结通过加热将压制后的颗粒结合成致密固体。这项研究面临的挑战是，如何将经过精细取向的小颗粒制成固体磁体，同时保持所需的磁性能。
因此，这项工作整合了多项制造任务：合成细小颗粒、限制氧化、改善取向、稳定压制粉体，以及在完成热处理前减少碳残留。每一步都针对可能削弱此前改进效果的问题。
两篇期刊论文和九项专利
这项研究获得韩国国家研究财团纳米与材料技术开发计划的支持，资金来自科学技术信息通信部。KIMS表示，团队围绕相关技术共申请了九项专利。
研究成果发表于两份期刊：一项研究涉及超细粉末制备，另一项则探讨粉末取向和磁体制造。发表顺序显示，粉末合成研究先于将粉末制成磁体的研究。
- 2026年7月14日：关于制备超细Nd-Fe-B粉末的研究发表于《合金与化合物杂志》（Journal of Alloys and Compounds）。
- 2026年9月19日：关于粉末取向和磁体制造的研究在线发表于《化学工程杂志》（Chemical Engineering Journal）。
- 2026年10月23日：KIMS公布了这项综合制造技术进展及其潜在工业应用。
粉末制备研究在线发表，金泰勋和李正九为通讯作者。在粉末取向与磁体制造研究中，硕士后研究员金素妍为第一作者，研究负责人金秀敏为通讯作者。
两篇研究的标识符分别为10.1016/j.jallcom.2026.189820和10.1016/j.cej.2026.182156。这些数字对象标识符（DOI）为查找各篇研究论文提供了永久编号。
制造商仍需做些什么
KIMS高级研究员兼研究负责人金秀敏将这一成果描述为粉末合成及后续制造环节均取得进展。他说：
这项研究的意义在于，克服了超细粉末合成以及制造高性能Nd-Fe-B永磁体所需的粉末取向和烧结方面的技术限制。尤其是，我们提出了一种新的技术方法，无需依赖昂贵的重稀土元素即可提升磁体性能。
KIMS表示，在进一步实现工艺整合并掌握量产技术后，这项技术有望用于电动汽车驱动电机和人形机器人。永磁体还用于机器人关节和风力涡轮机发电机，因此，这种制造方法与多个依赖强磁性材料的行业相关。
公告没有提供矫顽力的具体数值、工作温度上限、生产成本、工厂产量目标或商业化发布日期。制造商在评估该工艺能否满足特定电机或机器人的要求时，这些信息将至关重要。
尽管KIMS介绍了矫顽力的提升以及用于保持这一性能的加工步骤，但所提供的材料并未给出实测矫顽力数值或工作温度测试结果。因此，无法据此量化这些磁体在电机应用所遇高温下的性能。
这项技术的供应链优势在于减少磁体对镝和铽的需求。钕和稀土氧化物原料仍是工艺的一部分。对韩国而言，产业机遇在于增强本土制造能力，同时减少对研究人员希望替代的重稀土添加剂的依赖。
目前取得的成果是一套衔接起来的核心加工技术，涵盖从约1微米粉末到烧结磁体的制造过程。团队指出，下一步是将这些技术整合起来实现规模化生产，使这种材料有望应用于要求严苛的工业设备。
要点
- KIMS于2026年10月23日宣布了一种无需添加镝或铽的Nd-Fe-B磁体制造方法。
- 该工艺可直接合成直径约为1微米的高纯度粉末颗粒。
- 新处理方法可应对氧化、颗粒取向和润滑剂残留碳等问题。
- 相关研究发表于两份期刊，团队还申请了九项相关专利。
- 拟用于汽车和机器人的应用仍需进一步整合工艺并推进量产。
- 这种磁体仍含有稀土元素钕。
- 所提供的材料没有给出实测矫顽力数值或工作温度测试结果。
