一、磁性材料基本概念与分类

磁性材料是指由过渡元素铁、钴、镍及其合金等组成的能够直接或间接产 生磁性的物质。实验表明，任何物质在外磁场中都能够或多或少地被磁化， 只是磁化的程度不同。根据物质在外磁场中表现出的特性，物质可分为五 类：顺磁性物质，抗磁性物质，铁磁性物质，亚铁磁性物质，反铁磁性物 质。

顺磁性物质和抗磁性物质称为弱磁性物质，铁磁性物质、亚铁磁性物质称 为强磁性物质。通常所说的磁性材料一般是指强磁性物质。磁性材料按使 用可以分为：

永磁材料：又叫硬磁材料，是指难以磁化并且一旦磁化之后又难以退 磁的材料，其主要特点是具有高矫顽力，包括稀土永磁材料、金属永 磁材料及永磁铁氧体。

软磁材料：可以用最小的外磁场实现最大的磁化强度，是具有低矫顽 力和高磁导率的磁性材料。软磁材料易于磁化，也易于退磁。例如： 软磁铁氧体、非晶纳米晶合金。

功能磁性材料：主要有磁致伸缩材料、磁记录材料、磁电阻材料、磁 泡材料、磁光材料以及磁性薄膜材料等。

永磁材料的主要磁性能指标：剩磁感应强度（Br）、矫顽力（Hcb）、内禀 矫顽力 （Hcj）、最大磁能积（BH）max。除磁性能外，永磁材料的物理 性能还包括密度、电导率、热导率、热膨胀系数等；机械性能则包括维氏 硬度、抗压（拉）强度、冲击韧性等。

剩磁感应强度（Br）：永磁材料在外磁场中充磁到饱和后，当外磁场为 零时，永磁材料所具有的磁感应强度值。此项指标数据直接关系着电 机中气隙磁密的高低。磁感应强度值越高，电机的气隙磁密将可能较 高，转矩常数、反电势系数等电机的主要指标将达到最佳值，电机的 电负荷和磁负荷的取值关系才可能最合理，效率才能达到最佳。  矫顽力（Hcb）：永磁材料在饱和磁化的情况下，当剩磁感应强度 Br 降到零时所需要的反向磁场强度。此项指标与电机的抗退磁能力即过 载倍数和气隙磁密等指标相关。Hc 值越大，电机的抗退磁能力越强， 过载倍数越大，对强退磁动态工作环境的适应能力越强。同时电机的 气隙磁密也会有所提高。

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最大磁能积（BH）max：永磁材料向外磁路提供的磁场能量的最大值。 此项指标与电机中永磁材料的用量直接相关，BHmax 越大，预示着该 种永磁材料对外磁路能提供的磁场能量越大，即在相同功率情况下电 机中使用的永磁材料越少。

内禀矫顽力 （Hcj）：是指当剩余磁化强度 M 降到零时的磁场强度值。 退磁曲线上 B=0 时对应的 Hcb 值仅表示永磁体此时不能够向外磁路提 供能量，并不代表永磁体自身不具备能量。但当 M=0 时对应的 Hcj 值 却表示此时永磁体已真正退磁，自身已完全无磁场能量储存。内禀矫 顽力的大小与永磁材料的温度稳定性密切相关。内禀矫顽力越高，永 磁材料的工作温度才可能越高。

软磁材料的主要磁性能指标：初始磁导率、矫顽磁力和磁滞回线、电阻率、 磁感应强度、磁芯损耗、稳定性等

初始磁导率高：高初始磁导率是软磁材料的基本要求，理论和实践证 明，降低软磁材料的杂质浓度，提高密度，增大晶粒尺寸，结构均匀 化，降低磁滞伸缩系数，消除内应力和气孔的影响是提供初始磁导率 的充分条件，这些都与配方的选择和工艺条件密切相关。

很小的矫顽磁力和狭窄的磁滞回线：软磁材料的基本性能要求是，能 快速的响应外磁场的变化，这要求材料具有低的矫顽磁力 Hc 值，数量 级为 10^-1~10^2A/m。软磁材料的反磁化过程主要是通过磁畴壁的位 移来实现的，因此材料内部应力起伏和杂质的含量与分布成为影响矫 顽磁力的主要因素。矫顽磁力低表示磁化和退磁容易，磁滞回线狭窄， 磁滞回线包围的面积小，在交变磁场中磁滞损耗就小。

电阻率高：磁芯相当于一匝线圈，在交变磁场中会感应产生电动势， 这个感应电动势在磁芯中产生感应电流，如果磁芯的电阻率低，则感 应电动势和感应电流就大，在磁芯中产生的损耗就大，这个损耗称为 涡流损耗，频率越高，感应电流就越大。电阻率升高有利于降低损耗 及提高磁芯的工作频率，减小磁芯的体积和质量。

具有较高的饱和磁感应强度 Bs：如果磁感应强度 Bs 高，则相同磁通 Φ需要磁芯截面积 A 较小，磁性元件体积小。低频时，最大工作磁感 应强度受饱和磁感应强度限制；但在高频时，主要是损耗限制了磁感 应强度的选取，磁芯未必饱和，是绝缘材料的温度极限限制了损耗的 大小。

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磁芯损耗：软磁材料多用于交流磁场，因此动态磁化造成的磁损耗不 可忽视。动态磁化所造成的损耗包括 3 部分，即涡流损耗、磁滞损耗 和剩余损耗。随着交变磁场频率的增加，软磁材料的动态磁化所造成 的磁芯损耗增大。

稳定性：要求软磁材料不但要高磁导率和低损耗等，更重要的是高稳 定性。软磁材料的高稳定性是指磁导率的温度稳定性要高，减落系数 小，随时间老化要尽可能小，以保证长期工作于恶劣环境。影响软磁 材料工作的因素有低温、潮湿、电磁场、机械负荷和电离辐射等，在 这些因素影响下，软磁材料的基本特性参数会发生变化，从而导致性 能的变化。

磁性材料主要的特性是具有磁滞回线，软磁与硬磁材料的主要区别在于矫 顽力的高低不同，实质上也就是材料的磁滞回线所包含面积的大小不同。 矫顽力高的材料，回线包含的面积大，其磁储能就高。一般软磁材料的磁 滞回线很窄，矫顽力在 100A/m 以下，而硬磁材料的磁滞回线很宽，矫顽 力在 1000A/m 以上。

磁性材料的研究和制备开始于 20 世纪初，以永磁材料和软磁材料为例。 在近百年的时间里，磁性材料的发展方向形成了两个极端，即尽可能追求 实现材料更高或更低的矫顽力。（报告来源：未来智库）

二、永磁材料：高矫顽力、高剩磁强度，电机领域核心材料

永磁材料又称恒磁材料或硬磁材料，指的是磁化后去掉外磁场，能长期保 留磁性，能经受一定强度的外加磁场干扰的一种功能材料。永磁材料具有 宽磁滞回线、高矫顽力和高剩磁的特性，具备转换、传递、处理、存储信 息和能量等功能，应用范围广泛，如电声、选矿、能源、家用电器、医疗 卫生、汽车、自动控制、信息技术等领域对永磁材料有着不可替代的需求。

根据永磁材料的磁性强弱以及发展阶段，永磁材料分为金属永磁、铁氧体 永磁和稀土永磁三类。

2.1 金属永磁：初代永磁合金，应用于电气仪表等特殊领域

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金属永磁材料发展和应用较早，是以铁和铁族元素为重要组元的合金型永 磁材料，又称永磁合金，主要有铝镍钴系永磁合金、铁铬钴系永磁合金和 铂钴系永磁合金等。

铝镍钴系永磁合金

1931 年，日本材料专家 Mishima 发现了一种特定成分的 AlNiCo 合金 （58% Fe，30%Ni，12%Al），其矫顽性极高，是当时最好的磁性钢的 两倍。在 1970 年代发现稀土磁铁之前，AlNiCo 合金是最强的永久磁 铁材料。

AlNiCo 永磁具有剩磁高、居里温度高且剩磁温度系数小的优点，即使 在温度高达 500℃的工作环境还能使用，因温度变化而发生的永磁特 性的退化也较小，但是矫顽力低，质地硬而脆，加工困难，多用于电气仪表和通讯机器等要求高可靠性的领域中，更是军工产品上常用的 永磁材料。

铁铬钴系永磁合金

FeCrCo 是 20 世纪 70 年代问世的变形永磁合金，含有 20%-33%铬、 3%-25%钴、3%钼或 0.7%-1.0%硅。具有优良的磁性能及可加工性， 可进行冷热塑性变形，磁性类似于铝镍钴系永磁合金，并可通过塑性 变形和热处理提高磁性能。

FeCrCo 合金可以进行机加工、深冲压、拉拔等，生产出不同规格的细 丝、薄带，用于制造各种截面小、形状复杂的小型磁体元件，例如电 话受话器、扬声器、转速表和磁滞电机等。

铂钴系合金

PtCo 永磁合金在所有可加工永磁合金中具有最高的矫顽力和较高的磁 能积，合金的成分为：Pt 76%，Co 24%，是以铂为基含钴的二元合金。 PtCo 合金磁性极强，磁稳定性较高，耐化学腐蚀性很好，氢氧化钾和 热浓硫酸都不能将其腐蚀，可在酸、碱、盐介质下工作，由于其价格 昂贵，因此主要用于其它永磁材料无法工作的恶劣、特殊环境之中。

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PtCo 合金的高塑性使它有利于制造任何形状和尺寸的微型器件，极低 的温度系数可以使它应用于较高温度的环境下，出众的耐氢性更是其 获得特殊应用的优势所在，该合金主要用于航天、航海、航空仪表， 计测仪，电子钟表，磁控管等。

2.2 铁氧体永磁：性价比高、原料丰富、工艺简单、应用领域最广泛材料

铁氧体永磁是指具有单轴各向异性的六角结构的化合物，以 Fe2O3为主要 组元的复合氧化物永磁材料。其原料价格便宜，而且生产工艺相对简单， 所以其成品价格较其它磁铁而言相对低廉。铁氧体永磁是第二代永磁材料， 1933 年日本 Kato 和 Takei 发现了含 Co 的铁氧体 Fe2O3，盛行于 50-80 年代。

铁氧体有各相同性和各向异性两个系列，根据模压成型工艺不同，各向异 性铁氧体又有干压与湿压之分。按主要成分分类，铁氧体永磁主要分为钡 （Ba）铁氧体和锶（Sr）铁氧体两种。钡铁氧体是目前市场用量最大、用 途最广的永磁材料。

在铁氧体磁场成型工艺中，湿压成型是将二次球磨后的浆料直接臵于 模具中，在加压成型时，同时施加一定方向的强磁场，便单畴晶粒的 易磁化轴沿外磁场方向排列一致。压型时同时要用泵抽去水分，且上 下冲头处需垫片防止抽出浆料，成型后再干燥。

湿压成型由于浆料水分多，晶粒能在成型过程中自由转动，便于晶粒 取向，因而磁性能好，Br 大 Hcb 高。但成型时要垫片、抽滤，生产效 率低。干压成型是将二次球磨后不含水分的全干粉加入适量的粘合剂， 臵于成型磁场中加压成型。干压成型磁场取向稍差，磁性能比湿压成 型差。

铁氧体永磁是目前应用最广泛的永磁材料。与其他永磁材料相比，尽管铁 氧体永磁材料在性能方面不占优势，但由于其原料丰富、价格低廉、制备 工艺简单、抗氧化性优异、剩余磁化强度大等特点在很多领域依然是首选 材料。

铁氧体永磁与钕铁硼永磁（属稀土永磁）均有在汽车上使用，但由于 加工工艺、成本的不同使得应用领域不同；部分国内变频空调压缩机 厂商同时具有钕铁硼和铁氧体技术平台，但铁氧体和钕铁硼并不能在 同一平台上直接替代，不同材料应用的电机设计完全不同。

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铁氧体优点在于原料来源丰富，性价比高，化学稳定性优异，不需表 面处理，耐高温。自钕铁硼产品问世至今，铁氧体磁性材料也快速发 展，钕铁硼产品和铁氧体产品将是长期共存、持续发展的格局。

目前，铁氧体永磁材料主要应用在电动机、发电机、电子和微波设备、声 波设备、信息储存、移动通讯等方面。其中常见的用途主要有：电视机和 收音机等电子声像设备的喇叭、音响、听筒的扬声器；汽车挡风玻璃刮水 器电机、家电电机以及其他电动工具的小型电机；通讯设备的微波通讯器 件、笛簧接点元件等；微波炉的磁控管等。

高性能永磁铁氧体湿压磁瓦是下游微特电机的核心部件，广泛用于汽车、 家电等行业。

高性能永磁铁氧体是指高剩磁、高矫顽力、高磁能积的湿压永磁铁氧 体。永磁铁氧体湿压磁瓦作为下游微特电机的核心部件，广泛应用于 汽车、家用电器等行业。

永磁铁氧体行业发展与微特电机行业的发展存在正相关的关系。在现 代经济中，电机是消耗能源的主要载体之一，提高电机的效率显然是 一个行之有效的节能措施。永磁电机是典型的高效、节能低碳工业产 品，广泛用于各类工业传动和转动装臵。

国内永磁铁氧体产能分散，行业集中度低

根据中国电子材料行业协会磁性材料分会统计，全球铁氧体永磁生产 企业主要分布在中国、日本、韩国，日本主要包括日立、TDK 株式会 社等；韩国主要包括双龙、韩国太平洋等。我国铁氧体永磁产量约占 全球 75%以上，生产企业主要分布在江浙、广东、安徽、四川地区。

我国铁氧体永磁材料生产企业有 340 余家，其中年生产能力在 1000 吨以下的企业占 45%左右，1000-3000 吨的企业占 25%左右，3000- 5000 吨企业约占 21%，10000 吨以上的企业约 20 家，约占 9%。

从全国范围看，随着近些年国家环保政策不断出台，行业面临着洗牌， 大量的小企业因为环保要求不合格而退出，供给端大部分公司无新增 产能规划，产品升级淘汰落后产能，随着国内企业技术的进步，进口 替代、高端国产化将带来行业集中度的提升。

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国际巨头技术领先，聚焦高性能产品

高性能永磁铁氧体湿压磁瓦全球产能约为 45 万吨，75%以上的产能在 国内，但行业集中度不高，国内约有 100 多家生产企业，但产能在 1 万吨以上的企业不到 10 家；另外 25%的产能在日本和韩国，日本 TDK 是规模最大的永磁铁氧体磁瓦生产厂家，也代表了行业最高的技 术水平。

随着国际制造产业的转移和国内企业技术水平的提升，我国永磁铁氧 体行业逐渐缩短了与国外先进水平的差距，国际竞争力显著增强，主 要代表企业有横店东磁、领益智造和龙磁科技等，以中国为代表的新 兴工业化国家永磁铁氧体行业市场竞争力不断增强。

2.3 稀土永磁：“现代永磁之王” 第三代钕铁硼性能优异、需求空间广阔

稀土永磁材料是一类以稀土金属元素 RE（Sm、Nd、Pr 等）与过渡族金 属元素 TM（Fe、Co 等）所形成的金属间化合物为基础的永磁材料。稀土 永磁材料是最为重要的磁材产品之一，自 20 世纪 60 年代问世以来，已有 三代产品实现量产和应用，第四代稀土铁氮永磁产品处于研发阶段，未来 可能将成为新一代稀土永磁产品。

第一代钐钴稀土永磁为 1967 年美国发明的 SmCo5。SmCo5 具有很 高的磁晶各向异性常数，其理论磁能积可达 244.9 kJ/m3。20 世纪 70 年代，SmCo5 永磁体已经实现商品化，因其含较多战略金属钴和储量 较少的稀土金属钐，原材料价格昂贵，故发展前景受限。

第二代钐钴稀土永磁为 1977 年日本发明的 Sm2Co17。Sm2Co17 在 高温下是稳定的 Th2Ni17 型六角结构，在低温下为 Th2Zn17 型的菱方 结构。基于其独特的优良的磁稳定性、高温磁性能、优异的抗氧化及 抗腐蚀性，仍被广泛应用于航空航天、国防军工、高端电机等领域。

第三代钕铁硼永磁材料为 1983 年美国、日本发明的 Nd2Fe14B。稀 土永磁钕铁硼（Nd2Fe14B）合金稀土元素约占 25%-35%，铁元素约 占 65%-75%，硼元素约占 1%。钕铁硼永磁的研发成功意义重大，它 不仅具有惊人的优异性能、创纪录的高磁能积，而且它还以价格底廉、 储量丰富的铁和钕取代了昂贵的战略物资钴和资源稀缺的钐，被誉为 “现代永磁之王”。

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第四代稀土永磁为铁氮合金，仍处于研发阶段。稀土铁氮磁粉最大磁 能积是 20-40MGOe，高于钕铁硼磁粉，稀土铁氮新材料与市场现有磁 性材料钕铁硼相比成本较低，主要原因是磁粉中稀土相对含量少，同 时无需掺杂钴等价格昂贵的金属。第四代稀土永磁材料形成成熟工艺 走向实用至少还需几十年。

钕铁硼永磁可分为烧结钕铁硼、粘结钕铁硼和热压钕铁硼三种

烧结钕铁硼是钕铁硼中产量最大、应用最为广泛的产品。烧结钕铁硼 永磁材料采用的是粉末冶金工艺，熔炼后的合金制成粉末并在磁场中 压制成压胚，压胚在惰性气体或真空中烧结达到致密化，为了提高磁 体的矫顽力，通常需要进行时效热处理，再经后加工及表面处理后获 得成品。目前已商业化生产的烧结钕铁硼，剩磁最高可达 1.45T 以上， 内禀矫顽力最高可达 2786kA/m，工作温度根据矫顽力的不同在 80℃- 200℃之间。

粘结钕铁硼是将永磁体粉碎后与粘接剂混合，在磁场中压制成型，它 有着成本低、尺寸精度高、形状自由度大、机械强度好、比重轻等优 点。粘结钕铁硼磁体由于大量加入了粘接剂，其密度一般只有理论上 的 80%，因此在磁性能上弱于烧结钕铁硼。粘结钕铁硼是各向同性磁 体，各方向磁性相同，因此方便制作多极乃至无数极的整体磁体。

热压钕铁硼在不添加重稀土元素的情况下可实现与烧结钕铁硼相近的 磁性能，具有致密高、取向度高、耐腐蚀性好、矫顽力高等优点，但 机械性能不好，且由于专利垄断，加工成本较高。由于成型技术工艺 限制，应用范围受到一定限制，目前主要用于汽车 EPS 电机等领域。

高性能钕铁硼的应用领域涵盖传统和新能源汽车、风力发电、电子设备、 空调家电等。根据规定，内禀矫顽力（Hcj）和最大磁能积（(BH)max）之 和大于 60 的烧结钕铁硼永磁材料定义为高性能钕铁硼。低端钕铁硼主要应 用于磁吸附、磁选、电动自行车、箱包扣、门扣、玩具等领域。

驱动电机是新能源汽车的三大核心部件之一，稀土永磁驱动电机具有 尽可能宽广的弱磁调速范围、高功率密度比、高效率、高可靠性等优 势，能够有效地降低新能源汽车的重量和提高其效率，需求刚性强。

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风力发电机分为永磁直驱式、半直驱式和双馈异步式，其中永磁直驱 式和半直驱式使用高性能钕铁硼磁钢。预计未来永磁直驱电机渗透率 逐年提升，将持续带动风电领域对于高端钕铁硼永磁材料的消耗。

变频空调生产中大量使用高性能钕铁硼永磁材料替代铁氧体永磁材料， 钕铁硼的渗透率快速上升。

钕铁硼永磁由于其高磁能积、高压实密度等优越特点，符合消费电子 产品实现小型化、轻量化、轻薄化的发展趋势，因此被广泛应用于音 圈电机（VCM）、主轴驱动电机、手机线性震动马达、摄像头、收音器、 扬声器、耳机、数码伸缩镜头电机等诸多器件。

2015 年至 2020 年，全球高性能钕 铁硼永磁材料的消耗量从 3.42 万吨增至 6.50 万吨，年复合增长率达 13.70%；预计至 2025 年，全球高性能钕铁硼永磁材料消耗量将达 12.91 万吨，预计年复合增长率达 14.71%。

2015 年至 2020 年，中国高性能钕铁硼永磁材料消耗量从 1.94 万吨增 至 4.05 万吨，年复合增长率达 15.86%；预计至 2025 年，中国高性 能钕铁硼永磁材料消耗量将达 8.71 万吨，预计年复合增长率达 16.55%。中国的高性能钕铁硼消耗量占全球的比重超过 60%，且消耗 量的年均增速将高于全球。

稀土是国家战略资源，行业政策推动高性能钕铁硼发展

稀土作为不可再生的战略资源受到国家高度重视。在所有稀土新材料 中，稀土永磁材料是稀土下游价值最高的应用领域。

2021 年 3 月，在国家出台的《“十四五”规划和 2035 年远景目标纲 要》中，高端稀土功能材料作为高端新材料之一，被列入“十四五” 制造业核心竞争力提升目录。

2021 年 11 月，国家工信部、市场监管总局发布的《电机能效提升计 划（2021-2023 年）》，鼓励使用以稀土永磁电机为代表的节能电机， 拓展高效节能电机产业链，扩大高效节能电机的绿色供给等。

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2021 年 12 月，国家工信部发布《重点新材料首批次应用示范指导目 录（2021 年版）》再次将“高性能钕铁硼”等稀土功能材料列入新材 料重点领域中的“关键战略材料”，予以鼓励与扶持。

高端钕铁硼永磁制造工艺复杂，客户认证程序繁琐，具有较高的技术门槛 和市场壁垒。在产业发展之初，日本、欧美等国在钕铁硼永磁材料的研发、 生产和推广应用等方面一直位居世界前列，长期垄断高端市场，借助快速 发展的市场需求，形成了日立 NEOMAX、TDK、信越化学、德国 VAC 等 数家竞争力极强的企业。

但随着国内企业的崛起，目前在高端产品市场形成了以中科三环、宁波韵 升、正海磁材、金力永磁、大地熊、英洛华等为代表的国内领先企业与日 立 NEOMAX、TDK、信越化学、德国 VAC 等数家国际先进企业分庭抗礼 的格局。目前国内绝大多数钕铁硼永磁材料生产企业规模较小、技术水平 低、工艺设备落后，产品为中低端制品，同质化严重，竞争激烈。

三、软磁材料：低矫顽力、高磁导率特性，电子器件核心材料

软磁材料是指矫顽磁力小、容易磁化与退磁的磁性材料。相较于永磁材料， 软磁材料磁导率高，在较低的外部磁场强度下就可获得大的磁感应强度及 高密度磁通量，同时矫顽力小，取消磁场后易退磁化，在实际应用中主要 起到导磁作用，实现电路的电能参数变换，应用于变压器、继电器、电感 铁芯、继电器和扬声器磁导体、磁屏蔽罩、电机定子转子等众多领域。

软磁材料经历了金属软磁—铁氧体软磁—非晶软磁合金—纳米晶软磁材料 变迁。软磁材料的工业应用最早在 19 世纪末，伴随技术革新要求，软磁材 料产品迭代更新，材料性能不断提升。目前软磁材料主要包括铁氧体软磁 材料、金属软磁材料以及其他软磁材料。