2022 金属材料行业报告：磁材系列深度(一)磁材行业研究框架.docx

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1、内容目录一、磁性材料基本概念与分类4二、永磁材料：高矫顽力、高剩磁强度，电机领域核心材料62.1 金属永磁：初代永磁合金，应用于电气仪表等特殊领域72.2 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.82.3 稀土永磁：“现代永磁之王”第三代铉铁硼性能优异、需求空间广阔11三、软磁材料：低矫顽力、高磁导率特性，电子器件核心材料153.1 铁氧体软磁：技术成熟、中高频损耗低、广泛用于通讯领域173.2 金属软磁：下游光伏新能源车行业高增速，成长性潜力大19四、其他磁性材料：磁致伸缩、磁记录、磁泡等功能性材料26五、投资建议&投资标的29六、风险提示31图表目录图表1：磁性材料分

2、类4图表2：磁性材料矫顽力随年代的变化6图表3：永磁材料分类7图表4：主要永磁材料性能对比7图表5：永磁铁氧体种类及其磁性能比较8图表6：铁氧体永磁下游需求占比9图表7：铁氧体磁瓦在汽车电机中的应用10图表8：铁氧体磁瓦在变频家电电机中的应用10图表9：我国微特电机产量（亿台）与增速（）10图表10：国内铁氧体永磁企业产能分布情况11图表11：全球主要铁氧体永磁企业情况11图表12：稀土永磁材料发展历程12图表13：三种铉铁硼磁材性能及应用领域对比12图表14：高性能被铁硼主要用于EV和PHEV用电机13图表15：预计2023年新能源车用钦铁硼占比从15%上升至26%13图表16：全球与中国高

3、性能被铁硼永磁材料消耗量（万吨）14图表17：2020年全球稀土储量分布14图表18：稀土下游应用广泛，永磁材料占比最大14图表19：电机能效提升计划（2021-2023年）部分内容14图表20：国外主要稀土永磁企业情况15图表21：国内主要稀土永磁企业情况15图表22：软磁材料分类16图表23：主要软磁材料性能比较16图表24：铁氧体软磁产量按种类分布17图表25：我国铁氧体软磁下游应用领域18图表26：我国铁氧体软磁产量（万吨）与增速19图表27：我国铁氧体软磁市场规模（亿元）与增速19图表28：全球主要铁氧体软磁企业情况19图表29：硅钢分类20图表30：2020年无取向硅钢应用领域占比

4、20图表31：我国硅钢行业产能产量（万吨）及产能利用率21图表32：我国硅钢片细分产品产量（万吨）21图表33：2020年我国无取向硅钢行业竞争格局21图表34：金属磁粉芯性能与用途22图表35：全球金属磁粉芯主要应用领域需求（万吨）与市场规模（亿元）.22图表36：金属磁粉芯下游应用领域23图表37：2020年全球金属磁粉芯行业竞争格局23图表38：国内主要金属磁粉芯供应商24图表39：非晶合金薄带与硅钢生产的生产流程图对比24图表40：非晶合金薄带产业链25图表41：我国非晶带材产量与市场规模25图表42：2020年国内非晶合金变压器招标占比约25%25图表43：纳米晶合金产业链26图表4

5、4：磁致伸缩位移传感器27图表45：HDD内部结构28图表46：磁泡存储器28图表47：磁材公司现有产能与规划29-、磁性材料基本概念与分类磁性材料是指由过渡元素铁、钻、银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，抗磁性物面，镁磁性物质，亚镁磁性物质，反镁磁性物质。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

6、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：软磁铁氧林、非晶纳来晶合金。 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。磁致伸嵋材料、穰记录材料、磁电阻材料、磁泡材料、阻光材料以及鼓的脓材料等图表1:磁性材料分类II顺磁性.一弱/性物质抗磁性。土永宙铁磁甦1强磁性物质麻目瓶凝亚铁磁性HMHMM（铁氧体软叫反铁强性B*.M他软枪|铁珞结系永磁合合|柏拈系合金永磁合金:（铁铁里.）（隹铁箱

7、办）|SmCo5）彩船永磁.、fISmcor；I1烧结.铁硼）1铉铁阳永意）电搂以铁硼）1注空.铁硼）稀土铁乳水眼1锌以玩体11锌族.体）1铁锌铁家体）11锌铁氧体）工业费笠及传筑合金111铜片为主）投济芯1江槎发沿芯I古屋W粉芯）I饮硅U雁份芯1高金速磷份芯年晶及纳米翳合笠将棵结系永磁合合功能磁性材料来源:找磁材,国金证券研究所 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）maxo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

8、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。He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。 最大磁能积（BH）max:永磁材料向外磁路提供的磁场能

9、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Heb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

10、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He值，数量级为101-102A/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

11、：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。 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

12、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

13、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。图表2：磁性材料矫顽力随年代的变化76 5 4 3 2 1 iOOOOOOOIO-uHard-Z尊空4dFeBNd-Fe-BBaferrite.VeCo-CrAl-Ni-Core卜e)C)3LodestonesteeltieelSteelW,CrsteelIron.NiZnferriteIron、.Ni-Fe-MoNi-

14、Fe-Soft、a-I7e-p-B1000年1990年2010年时间来源：新型磁性材料的研究进展，国金证券研究所二、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。图表3：永磁材料分类睨尿永虐合金、二藤祷骑也缭割机铝既翎舱0辂典海屯：3：$工、可；卜蕊谈颜蕊熬费货嗯，翁辘!.曼弓号陵物然潞快氧体乐H!-j :,交辎抬小为陋通再产淞吞称力！於2刎簸冢激.残跷玳工客扇电其期，J邛沁般球:/卷:海至演磁叙渲L 制.、捌致送)彳tSOMM I镒再咨k图绑曲蕊断虬瑞加，蟆：V二七近来源：新材料在线，国金证券研究所永磁材