當你聽到“神舟系列飛船”、“探月工程”、“天宮一號”等代表尖端科技的熱詞時，你是否為我國航天事業的飛速發展而激動自豪；當你聽到“天宮二號”與“神舟十一號飛船”對接成功的消息時，你是否為我們偉大祖國的輝煌崛起而熱淚盈眶；當你目睹我國電機產業發生翻天覆地的變化時，你是否為祖國高科技發展而歡喜雀躍；當你……你是否想到這些高科技突飛猛進發展背后離不開一種重要材料的支撐--稀土永磁材料。稀土永磁材料是信息、能源等高技術和國防領域不可缺少的關鍵材料，在航天、通信、機電、儀器儀表、冶金、化工、量子工業等諸多領域有著廣泛的應用。有這樣一位科學家，一直秉承“科技報國、服務社會”的使命，在探索研究稀土永磁新材料的道路上披荊斬棘、勇攀高峰，取得了一系列高水平的創新成果，為我國新材料事業的發展做出了突出貢獻。他就是中國工程院院士、鋼鐵研究總院副總工程師、我國著名的稀土永磁材料專家李衛。   

長期從事高性能稀土永磁新材料研究及產業化關鍵技術研發，獲得了低溫度系數、高磁能積釹鐵硼永磁材料，特殊取向稀土永磁環和新型鈰永磁體等多項核心技術創新成果，獲得包括國家科技進步獎一等獎在內的五項國家級獎勵和中國工程院光華工程獎。先后獲得政府特殊津貼專家、中國青年科技獎、首批“重點資助優秀留學回國人員”、國家有突出貢獻中青年專家、全國勞動模范等稱號。

2017年4月19日，記者前往鋼鐵研究總院，感受這位睿智科學家的多彩人生。李院士學識淵博、謙遜儒雅、和藹可親。在他幾十年嘔心瀝血的科研歷程中，充滿了對稀土永磁材料研究孜孜不懈地追求……

1.李衛院士

堅守夢想   甘為祖國科技事業鞠躬盡瘁

李院士的頭銜很多，中國工程院院士、教授級高級工程師、博士生導師、第十屆和第十二屆全國政協委員、第十一屆全國人大代表、全國“講理想、比貢獻”科技標兵、全國勞動模范等，但在他的心中，永遠以作為一名普通的科技工作者感到自豪！用他自己的話說：“個人的理想要和祖國的需要保持一致。”

我國不僅是稀土第一生產大國，也是第一出口大國。但在以前很長一段時間內，稀土產業“大而不強”是不爭的事實。稀土永磁材料作為稀土材料最重要的應用領域之一，是工業和國防領域的重要支撐。李院士是該領域的領頭人之一，也是我國高性能稀土永磁材料研究領域的開創者之一。

他在初進鋼鐵研究總院工作時就選擇了稀土永磁材料作為自己的主攻方向，經歷了以實驗室制備技術為主的第一階段、實驗室技術向工業化轉化的第二階段及以高檔磁體和產業化關鍵技術開發為主線的第三階段，使得我國高性能稀土永磁研究及產業從零開始至有關領域達到了世界領先水平。作為主要開拓者之一，他在該領域的每一階段都做出了系統的、開創性的貢獻！

自參加工作后的30多年來，他一直堅守在稀土永磁新材料基礎問題研究、工程化關鍵技術、新產品研發的第一線，嘔心瀝血、孜孜不倦地奉獻著智慧和汗水，這一切都只為讓我國稀土永磁材料能夠“更上一層樓”。付出終有回報！如今，我國的稀土永磁材料部分領域達到了世界領先水平。

其中，令他印象較為深刻的是49兆高奧磁體成果的取得。大家知道，釹鐵硼永磁材料是上世紀80年代初才在國際上出現的一種高性能永磁材料，由于它在航天、通訊、機電、儀器儀表、冶金、化工、量子工業等諸多領域應用廣泛，是現代科技社會中必不可少的工業材料，具有“磁王”之稱。當時，年僅28歲的李衛就擔起了國家“七五”重點攻關課題的重任，出任課題組長。憑著“初生牛犢不怕虎”的朝氣和不服輸的精神，他和團隊成員沒日沒夜地泡在圖書館和實驗室，經過反復設計實驗方案及無數次的冶煉、磨粉、燒結，終于成功制備出最大磁能積達到49兆高奧的磁體，使得我國成為世界第二個獲得45兆高奧以上磁體的國家。該成果被評為我國1989年冶金十大科技成就之一，并獲國家“七五”科技攻關重大成果獎和國家科技進步一等獎。該項成果為他今后的科研軌跡奠定基礎，也是我國成為稀土永磁材料科技大國的起點。

此后的多年，他一直堅守在科研一線，孜孜不倦地帶領著團隊攻克一個又一個的科研難關。主持和主研了30多項國家攻關、863重點、973、國家自然基金重點、國際合作和軍工配套等項目工程。他的一系列重要研究成果帶動了我國稀土永磁產業的整體進步，并保證了國家重大工程如“神舟系列飛船”、“探月工程”、“天宮一號”等對永磁材料的需求，2013年他獲得國防科工局頒發的“探月工程三期關鍵技術攻關和方案研制”優秀個人獎；除此之外，他還獲得了包括中國工程院光華工程獎和科技進步一、二等獎以及國家發明三等獎在內的省部級以上獎勵16項。還被評為全國勞動模范、全國歸僑僑眷先進個人、國家有突出貢獻中青年專家、全國冶金系統杰出科技青年、中國青年科技獎，并被選為人事部首批“重點資助優秀留學回國人員”和享受政府特殊津貼專家等。與此同時，他為國家培養了一批又一批磁性材料領域的高素質骨干人才。

2.天宮一號與神舟十號成功實現自動交會對接

3.嫦娥一號探月衛星

4.天宮二號

近幾年，他們針對國防和航空航天領域對稀土永磁材料的特殊要求來研發創新，形成五大系列十六個種類、近百種規格的新產品，其中許多都是我們國家獨有且無法被取代的產品，滿足了我們國家一些重點型號、重大工程對永磁材料的需求。

回想這幾十年的科研歷程，李院士感慨道，一個科技工作者最高興的事情就是自己的科研成果能夠被推廣應用，帶動相關產業共同進步，為國家的強盛、國防現代化作出貢獻。很高興看到我國稀土永磁材料產業從無到有，從小到強，最終走上了世界先進水平行列！

當記者問及能否給年輕的科研學者提一些建議時，李院士謙虛地說，我只是眾多科技工作者中的一員，能為祖國科技事業的發展出力是我們的本職工作。

（1）不斷學習。我們生活在互聯網時代，新知識、新事物層出不窮，能適應這個多變時代的方法之一就是不斷學習與提高，跟上時代的步伐，不斷完善自我。企業要做學習型企業，科研人員更需善于學習。

（2）善于從全局看問題。現代科技中，科研人員的研究越深入，研究的領域分工就越細，較細的專業分工，導致我們只注重局部、忽視整體，減弱了綜合能力，也影響創新能力。因此，培養從全局看問題的能力，對科研人員的成長很關鍵。

（3）要有實干精神。很多事情知易行難，關鍵要有行動。特別是應用型的科研工作中，有時理論有一定的指導作用，但很多情況下理論并不能解決實際的問題，需要我們去實驗中發現新現象，總結新規律，提出新理論。這就需我們多下實驗室，多去生產一線，在實際中發現問題，解決問題，不斷提高自己。

（4）要有團隊精神。現代科研中個人的力量是渺小的，優秀的成果越來越依賴團隊的力量。個人事業的成功與團隊中同伴的支持、鼓勵和幫助是密不可分的。優秀的團隊就是我們個人成長的搖籃。

（5）要有創新精神。提高自主創新能力，是建設創新型國家的核心，是提高綜合國力的關鍵。作為國有企業的科技人員，要以創新精神投入工作，敢于創新，勇于創新，不斷創新。創新是企業，也是國家對我們的要求。

（6）要有奉獻精神。科研是需要有奉獻精神，更需有以奉獻科研為樂的精神。當然，前提是興趣和目標，興趣是堅持的基礎，目標是前進的動力。

披荊斬棘    邁向世界稀土永磁科技巔峰

稀土永磁材料是世界公認的發展高新技術、國防尖端技術以及改造傳統產業不可或缺的戰略材料。在《國務院關于加快培育和發展戰略性新興產業的決定》（國發〔2010〕32號）提出發展的七大戰略性新興產業中，“稀土功能材料”被明確列入第（六）項“新材料產業”。

李院士表示，稀土永磁材料是稀土的第一大應用材料，不僅被廣泛應用于汽車、家電、電子儀表、電機和移動電話等民用產品，而且是電子通訊、電子干擾與對抗、雷達、精確制導與定位、空間站和人造衛星等國防、航天和尖端技術領域重要的基礎材料。新能源汽車、高鐵、磁懸浮列車、風力發電等對高性能稀土永磁材料的性能又提出了更高的指標要求；太空探索、電子對抗、微波通訊、船用動力、精確制導與導彈攔截等軍事科技和尖端高科技領域的競爭也與稀土永磁的生產、研制和應用水平密切相關。稀土永磁材料是低碳經濟和軍事競爭的重要物質基礎和保障，是各國優先發展的關鍵功能材料之一。

各類風機、泵類用電機的耗電量占總發電量的三分之一左右。不管是風機、泵類、計算機、IT產業、機床、汽車還是家用電器等等，各種電機長時間、滿負荷運行，不僅消耗了大量的能源，也使安全生產平穩運行的壓力加大，現有電機的效率偏低。而永磁電機離不開作為其關鍵的稀土永磁材料。因此，新型稀土永磁材料及高效節能永磁電機（包括風能發電機），將對節約資源、保護環境、緩解能源供應緊張等都起到了積極的作用。

經過多年的發展，我國已成為稀土永磁材料的生產大國，目前我國燒結釹鐵硼的毛坯磁體產量已占全球的80%左右。十一五以來，我國稀土永磁材料的制備技術獲得了長足的發展，其中包括采用速凝薄片、氫破碎、氣流磨等技術手段降低了磁體的總稀土含量，較大幅度地提高了磁體的性能，同時降低了成本；采用多合金方法，既可以方便磁體性能設計，又能優化晶粒邊界，也是提高磁體綜合性能的有效手段之一；氧含量控制技術的廣泛采用，使得磁體獲得高的磁性能，同時控氧技術也是批量生產高穩定性和一致性的關鍵因素；雙主相技術實現了鈰磁體的批量制備，該類磁體磁性能已達到了市場上中檔以上的性能水平，在保持良好磁性能的同時，大幅度降低了磁體的材料成本；Hcj（kOe）+（BH）max（MGOe）>75的高性能燒結釹鐵硼磁體已實現批量制備；在常規的電鍍、磷化和電泳的基礎上，開發新的表面處理技術，得到了具有耐高低溫沖擊、絕緣、環保等功能和特性的防護涂/鍍層，以適應燒結釹鐵硼磁性器件的各種工作環境要求。

從2009年到2016年我國稀土永磁材料的總產量仍維持高速增長，從2009年的57742噸到2016年的136000噸，年均增長10%左右。

李院士強調，雖然稀土釹鐵硼永磁材料以其優異的磁性能和較高的性價比，自問世以來，迅速成為稀土永磁市場中的主導者，成為了稀土材料產業中的支柱。但與國外先進水平相比，在某些領域仍然存在較大的差距，應該從以下幾個方面來取長補短。

（1）突破障礙  自主創新

重稀土被過度依賴。為了提高磁體的矯頑力和溫度穩定性，通常要添加一定比例的重稀土鋱、鏑，混合動力汽車用磁鋼中重稀土使用量占到稀土總量的25-30%。鋱、鏑的添加帶來了兩方面的問題。一是由于稀土元素分配極不平衡，鋱鏑價格昂貴，其大量應用對稀土資源的安全、經濟、節約利用造成了很大障礙。我國稀土儲量中，鋱儲量僅為釹的1/400，鏑儲量僅為釹的1/60，與鑭、鈰等量最大的輕稀土元素比就更加稀少了；二是在材料特性上，鋱、鏑進入晶粒內部會大幅降低材料的剩磁和磁能積，從而使磁體最重要的性能指標磁能積的發展受到限制。永磁體的發展歷程清楚地表明，昂貴、供應不穩定的戰略元素，最終會被更便宜、更易得的新添加元素替代，而磁能積的提高則是貫穿整個永磁體發展史的靈魂。重稀土的過度添加觸及了兩個永磁體發展的障礙性因素，勢必要被科研者攻關。目前已有多種方案突破這個障礙，一是雙主相技術，二是晶界擴散技術，三是晶粒細化技術，四是熱壓/熱變形技術，另外還有稀土鈷基磁體在高溫應用中部分替代釹鐵硼磁體等。

（2）開拓創新  平衡資源

稀土資源的利用極其不平衡。稀土永磁材料主要應用釹、鐠、釤、鏑、鋱等元素，而儲量豐富的高豐度稀土鑭、鈰等元素應用較少。而稀土礦中各種稀土元素是伴生的，釹、鐠的大量應用，客觀上造成了鑭、鈰的大量積壓。由于La2Fe14B、Ce2Fe14B的各向異性場低，早期的研究表明，在釹鐵硼中添加鑭和鈰會造成磁性能的急劇下降。如何在稀土永磁材料中有效應用高豐度的鑭、鈰，是關系到稀土行業可持續發展的關鍵問題。目前已開發出雙硬磁相技術，解決了鑭鈰直接加入釹鐵硼主相造成的磁性能急劇下降的問題；另外還在開發鈰-鈷基稀土磁體，有望獲得具有較高磁性能的百分之百用高豐度稀土的實用磁體。

（3）控制成本  穩定價格

現有應用領域全面受到稀土價格劇烈波動的沖擊，導致部分領域需求萎縮。在稀土價格最高的2011年，釹鐵硼開工率不足50%。傳統應用方面，釹鐵硼永磁主要是以其輕薄短小且性價比高的優勢得以替代鐵氧體永磁，一旦稀土原料成本飆升至一定程度以上，下游很容易重新回歸技術已十分成熟的鐵氧體永磁市場。事實上，過去近30年的廉價稀土時代，釹鐵硼永磁才替代了不到10%的鐵氧體永磁市場，傳統市場的滲透難度就可見一斑。而新應用領域方面受到的沖擊也很明顯，釹鐵硼永磁在該領域的應用并不是不可替代。以風電為例，根據直驅風電的成本測算，1.5ＭＷ的風電直驅永磁電機的釹鐵硼消耗量為1.3噸，該永磁電機的材料成本在2011年上半年上漲了４倍，瘋漲的原材料成本迫使部分廠家停產了直驅，又恢復了雙饋式機組。再以節能空調為例，2011年上半年，每匹空調的永磁材料成本由60多元上漲至200多元，由于空調漲價極難，利潤大幅下滑，導致一些大型空調廠商對直流變頻空調進行了原材料調整，釹鐵硼材料被大范圍替代。因此，可預見的、穩定的稀土原材料價格對于稀土永磁材料應用市場的健康發展具有重要意義。

（4）全面發展  創新技術

雖然我國也形成了一些有自己特色的技術，如應用雙主相工藝制備的鈰磁體已實現產業化生產，磁性能達到中檔釹鐵硼的水平，是具有中國特色的稀土資源的平衡利用技術。但是國內技術在磁體一致性、抗腐蝕能力、表面處理、釹鐵硼的晶界擴散技術、熱壓磁環制備技術等方面，與發達國家還存在差距。

關于釹鐵硼永磁材料防腐蝕研究發展，李院士也談了幾點看法和建議。

李院士表示，釹鐵硼磁體自產業化以來，其腐蝕與失效行為就備受關注，人們對其使用中的安全性和穩定性存在一些疑慮和擔心。事實上，引起稀土永磁材料性能失效的原因很多，如溫度，電磁場、輻照等物理原因對材料的原子、電子結構的影響而致失效，另外還有化學原因致使材料發生腐蝕失效。化學原因的腐蝕一方面是由于稀土元素釹化學活性高、易發生氧化；另一方面由于磁體的多相結構各相間電極電位差異較大，易發生電化學腐蝕。稀土永磁材料的腐蝕主要分為化學腐蝕和電化學腐蝕。針對腐蝕特點，通常可采用電鍍、化學鍍、噴涂、電泳、熱浸鍍、滲鍍和物理氣相沉積等。

為提高釹鐵硼磁體的抗腐蝕能力，可有兩個途徑：一是添加微量元素的方式提高釹鐵硼磁體基體的抗腐蝕性能。例如在燒結釹鐵硼材料內加入微量元素取代Fe，或者減少晶界上富稀土相而提高晶界的耐氧化腐蝕性能，來改善磁體的耐蝕性。二是采用合適的表面防護技術來提高其耐腐蝕性能。在我國稀土永磁產業快速發展以及稀土永磁應用快速推廣時期，我國稀土永磁材料的表面防護技術的研究取得了長足的發展，為稀土永磁材料的可靠使用提供了支撐。

在規模化生產中，電鍍是在釹鐵硼磁體表面制備技術防護膜的最常用工藝。電鍍是將磁體工件作為陰極，利用外電流，將電鍍溶液中的金屬陽離子在磁體表面還原，形成金屬鍍層的過程。電鍍工藝相對簡單，成膜速度快，易于大批量生產。可工業生產中，鍍層的質量和工藝穩定性還有待進一步的提高。另外，隨著社會對環保的意識日益增強，電鍍工藝過程中的三廢處理成本在磁體總成本中所占比例急劇增長。因此針對釹鐵硼磁體電鍍工業，應重點發展低環境負荷、鍍層無毒性的綠色工藝，開拓清潔生產工藝、物質循環利用、廢水回收等方向。

對于稀土永磁材料的表面防護技術研究，還有很重要的一點是建立一套切實可行的標準體系，對防護鍍層的性能進行合理的評價。釹鐵硼防護鍍層的評價指標，主要分為耐腐蝕和力學兩大類。耐腐蝕性指標是評價材料耐受各種化學介質腐蝕破壞能力的數據或趨勢曲線，力學性能指標包括防護鍍層與基體的結合力、鍍層自身的硬度等，另外，表征防護鍍層的還有鍍層厚度、抗菌、耐磨、導電性能、摩擦系數等指標。可喜的是，對于這些指標的檢測，在電工電子產品中已有成熟的國內和國際標準，這些標準可用于稀土永磁材料表面鍍層的相關特性檢測。

把握方向    未來稀土永磁材料日新月著

在低碳經濟席卷全球的大勢之下，世界各國都把環境保護、低碳排放作為關鍵技術領域給予關注。我國將在2020年實現單位GDP二氧化碳排放量比2005年下降40~50%,這對我國在改善能源結構、發展再生能源、提高能源利用效率等方面提出了很高的要求，也為風力發電、新能源汽車、節能家電等低碳經濟產業的發展提供了廣闊的市場空間。

李院士強調，隨著稀土永磁材料的應用日益廣泛，以及國家對稀土資源合理利用的高度重視，稀土永磁材料會繼續蓬勃發展。

（1）對于燒結釹鐵硼磁體，研發高磁能積、高矯頑力和低成本的磁體是發展的重要目標。在制備高矯頑力磁體方面，方法之一是如何將Dy、Tb等重稀土元素主要分布于晶粒表面層，優化主相晶粒邊界，提高主相晶粒表層的磁晶各向異性場，使得在保持高磁能積的的條件下，提高內稟矯頑力；另外一種提高內稟矯頑力的方法是細化晶粒；以上兩種方法還可結合應用，以達到最佳效果。

（2）正如前面所說，如何解決稀土資源平衡利用問題，則發展富鑭、鈰的稀土磁體是重要的發展方向。稀土礦中，各種稀土都是伴生的，其中鑭、鈰的儲量最大，但鑭、鈰的應用極少，造成鑭、鈰等輕稀土大量積壓，為稀土資源的平衡利用以及稀土產業的可持續發展，大力發展富鑭鈰的稀土磁體是極其重要的。

（3）熱壓/熱變形釹鐵硼磁體有望取得批量制備技術上的突破。熱壓/熱變形釹鐵硼磁體具有納米量級晶粒，可以制備出無重稀土或少重稀土的高矯頑力磁體；應用熱變形技術可制備出整體輻向磁環和多極磁環等特殊取向磁體；熱壓/熱變形釹鐵硼磁體的抗腐蝕性遠好于燒結釹鐵硼磁體。熱壓/熱變形技術可以拓展釹鐵硼磁體的應用領域。

（4）粘結磁體方面，快淬磁粉的國產化是非常重要的問題；成本及耐腐性更優的釤鐵氮磁體在大力研發中；HDDR處理的各向異性磁粉也已商品化。各向異性磁體的成型技術以及大直徑薄壁環的制備技術等成型技術也需加大研發力度。

（5）廢舊磁體回收方面，隨著稀土永磁材料的廣泛應用，稀土回收再利用技術被認為是高效利用稀土的重要方式之一。

（6）軍用領域特別關注的高穩定稀土永磁材料制備技術。高精度慣導系統用的超低溫度系數稀土磁體，超高使用溫度釤鈷磁體，雷達、電子對抗系統中的高可靠稀土磁體等都是急需發展的軍用特種稀土磁體。

后記：“辛勤耕耘結碩果，砥礪奮進鑄大器”是李院士科研人生的寫照。我們在感動于他的科研精神，吸取他的科研理念的同時，也應該努力拼搏、著手現在、放眼未來，期待有一天，在科研的道路上也能大放異彩！

參考資料

[1] 腐蝕與防護網，李衛院士：砥礪奮進 打造世界級稀土“航母”