美国战斗机，被中国卡了脖子？

公众号新闻

2023-03-08 16:03

本文来自公众号正解局（ID：zhengjieclub）

去年9月，美国军方突然暂停接收F35战机，理由是其违反了军方的采购法规，在涡轮发动机上使用了来自中国的组件。

不过，五角大楼很快妥协，给出的理由很诚实：更换中国组件将“过于昂贵和费力”。

这个中国组件，就是永磁体。

什么是永磁体？

中国永磁体，真的卡了美国战斗机的脖子？

人们常说的磁铁，其实分为两类：

一类是不能永久保持磁性的软磁体，另一类则是不易失磁、不易被磁化、能长期保持磁性的永磁体。

今天我们要说的，就是永磁体。

磁体为什么有磁性？

经典的解释是安培的分子电流理论：电子的排布对外表现出整齐的分子电流，意味着磁体内部的磁矩排列一致，就产生了磁场。

安培分子电流理论示意图

永磁体的特点，就是电子排布的整齐队列一旦成形，队形就不容易打乱，表现出来的特点是矫顽力很大，磁矩在很长时间内都能保持一致性，磁性就非常持久。

永磁体的应用非常广泛，地上跑的，天上飞的，水里游的，都离不开它。

从家居生活到军事国防，可算是无处不在。

在日常用品喇叭里，就有永磁体。

根据音量而变化的电流通进喇叭时，电流的大小和方向不断变化，通电的导线在磁场中受力运动，不停地来回带动纸盆振动，喇叭就有声了。

某音响的结构剖面图

永磁体另一个很重要的应用是电动机，比如电扇，又如电动车上的电机。

截至2021年底，中国电动车的销量，在全球纯电动汽车市场的份额占比已高达61%。

中国电动车能实现弯道超车，离不开电机技术。

国外电动车大多使用“交流异步电机”，中国电动车超过九成都在使用“永磁同步电机”，电机能量转换效率更高，能耗更低，于是整车性价比就提高了。

永磁同步电机的内部构造图

精明的马斯克自然也关注到中国的永磁体，他在2018年建立特斯拉上海超级工厂时，就果断将自家电机换为“永磁同步电机”。

在人类探索宇宙的壮阔征途中，也离不开永磁体，而且科技含量更高。

2019年发射升空的人造卫星“实践二十号”使用的是LIPS-300型离子电推进器，里面就有中国制造的金属合金永磁体。

单单这一项技术的突破，就是个大新闻。

推进器能够实现应用的关键技术之一是放电室的磁场，显然，磁场能不能稳定发挥作用，磁性材料是基础。

我国科学家研制的新型耐高温金属合金永磁材料，即便在高达450℃的情况下也不会出现消磁现象，保证了人造卫星的在轨应用。

在军事上，永磁体也是刚需。

现代战机上的发动机、机载雷达等多个重要组件，都需要用到永磁体或永磁材料，比如刚才说的F35战斗机。

此外，想要大幅度提升武器的精确制导能力，就得使用很多小电机，永磁体也必不可少。

可以说，现代军事中的高科技，每一项几乎都离不开永磁体。

不仅如此，电视、扬声器、皮包扣、数据线磁环、计算机硬盘、手机振动器等等物品上，都有它们的存在。

永磁体已经渗透到了我们生活的方方面面。

永磁体已经应用在人们生活的方方面面，可很多人对中国永磁体的实力并不了解。

中国目前拥有全球永磁体超过90％的生产能力和85％的加工能力。

2022年，我国出口永磁体53288吨，同比增长8.6%，出口量创下新纪录，年度出口量保持持续增长。

中国稀土永磁体的出口数量

中国永磁体今天的行业地位，来自过去几十年筚路蓝缕的艰苦奋斗。

我国的稀土永磁体生产最早起步于上世纪60年代末，主要是面向军工需求，以钐钴永磁体为主导产品。

在1983年11月的第七届国际磁学会议上，日本住友的Hideo Kim宣布日美联合团队发明了第三代稀土永磁体钕铁硼材料，精明的日本人只说是稀土钕磁体，闭口不谈合金比例。

但当时我国的材料科学家谢宏祖早已试过，钕铁无法成为合金。

在第二年的美国物理学会第29届磁学和磁性材料年会上，美国科学家宣布新的永磁体材料为钕铁硼合金。

谢宏祖团队采用低氧工艺，研制出当时世界水平最高的钕铁硼永磁材料，突破了日本人的技术垄断。

稀土永磁材料专家谢宏祖

直到今天，永磁体的世界纪录仍然由他的团队保持。

1987年，我国钕铁硼永磁体进入规模化生产阶段，包头稀土研究院建立了我国第一条钕铁硼磁体中试线，政府专门投资200万美元购入日本设备，年产能力飞跃至40吨。

虽然大大满足国防需要，但产量仍然很小。

1990年，日本钕铁硼永磁体产量为1170吨，而我国仅有180吨。

仅用了十年，到2001年，我国烧结钕铁硼磁体的产量就占到全球的一半。

进入21世纪，发达国家的磁体生产成本节节攀升，甚至到了难以为继的地步，我国政府适时推出各项优惠政策，吸引世界著名磁性材料制造企业进驻中国。

我国磁体工业的整体实力进一步增强，到2015年以12.6万吨的产量占据全球八成的市场。

除欧洲和日本外，我国集中了几乎所有钕铁硼磁体的生产企业。

回到本文开头的故事。

如果可以替换，美国人肯定不会在F35战机上使用中国的永磁体。

让美国无奈的是，F35战机发动机上的永磁体，短时间内只能用中国制造的。

此外，配置有中国永磁体的美军战机，还不止F35这一款。

早在2014年，美国军方生产战机雷达系统和起落架时，也使用了中国制造的永磁体。

不管美国军方怎么调查，最终肯定都会不了了之。

因为倘若真要严查，美军恐怕就没什么战机能飞上天了。

战机如此，前面提到的精确制导武器也一样。

美军精确制导武器对永磁体的依赖，甚至还大于战机。

就拿美国著名的“爱国者”导弹来说，每一枚大约要使用4公斤的金属合金永磁体。

毫无悬念，美军精确制导武器中的永磁体也来自中国。

美国的军事实力全球第一，难道就没办法突破永磁体的困境吗？

可能短期内还真没办法。

永磁体跟高精尖仪器不同，产品本身的技术含量并不高，而且逆向仿制还特别容易。

不知道合金比例？

买一块来做一下元素分析就能搞清楚——否则美国人也不会大方地公布出来。

不知道具体工艺？

合金制作中的烧结法本身非常成熟，无非是针对专门的稀土材料有点小小的变化。

总之，从合金比例到生产工艺，永磁体都很难成为一个能卡别人脖子的技术。

难就难在永磁体的原料——稀土。

稀土，是制造永磁体最重要的原料。

根据美国能源部去年发布的《稀土永磁材料供应链深度评估》报告，中国在采矿、分离、金属冶炼和稀土永磁材料制造等四个方面均处于领先水平，尤其是分离、金属冶炼和稀土永磁材料制造等三个环节，在全球的市占率约为90%，处于龙头地位，掌握绝对话语权。

2017-2023年中国稀土产量预测趋势图制图：中商情报网

中国掌握了全球的稀土产业链，由此掌握了全球的永磁体产业链。

在刚刚结束公众意见征求的《中国禁止出口限制出口技术目录》中就包括了稀土的提炼、加工、利用技术，还专门提到稀土金属及合金材料的生产技术，以及钐钴、钕铁硼、铈磁体制备技术。

关于《中国禁止出口限制出口技术目录》修订公开征求意见的通知来源：商务部官网

中国永磁体正在成为国家的战略产业和有力的反制利器。

但我们还要清醒地看到，中国永磁体仍有两大短板：

一是钕铁硼材料烧结方法的600多项专利，几乎被日本垄断。

二是中国高性能磁体产量不高。

中国永磁体的优势，在于资源、成本和产量。

虽然美国短时间内找不到替代品，但还谈不上被“卡脖子”。

中国，还得加油！

酷玩实验室经授权转载

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来源: qq

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