美国战斗机，被中国卡了脖子？
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作 者：正解局
来 源：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？
什么是永磁体？
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。
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 9 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。
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。
中国永磁体
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，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 10 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 8 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。
战略产业
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 4 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 3 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，图片来源：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！
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排版 | 敲敲
审校 | — — 执行主编 | 徐悦邦
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