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杨应昌院士:我国新型稀土永磁材料的开拓者


来源:中国粉体网   三昧

[导读]  从青春勃发到皓首穷经,半个世纪以来,杨应昌院士在稀土磁性材料世界里不断探索。由于他的研究工作极具开创性,杨应昌院士被誉为我国新型稀土永磁材料的开拓者。

中国粉体网讯  稀土功能材料是十三类新材料之一,在国家战略性新兴产业中发挥着核心基础材料作用,其中,稀土永磁材料是稀土功能材料最重要的方面。从青春勃发到皓首穷经,半个世纪以来,杨应昌院士在稀土磁性材料世界里不断探索。由于他的研究工作极具开创性,杨应昌院士被誉为我国新型稀土永磁材料的开拓者。


 


心系祖国和人民的磁学尖兵


杨应昌院士生长在北京。 1948年刚上初中二年级的时候,就怀着追求光明和真理的志向参加了地下民主青年联盟的活动,在他面前展现出了一个新世界,使他热血沸腾,从那时起,杨应昌院士立志要把自己的人生道路与国家的前途和人民的命运联系在一起。


新中国成立后,社会主义经济文化建设蓬勃展开。带着创新时代的使命感和自豪感, 1953 年杨应昌院士考进北京大学物理系,1956 年进入磁学专门化学习。此后无论是赴法国留学深造还是在科研岗位上执着探索,他都把自己看成是一个战士,力争在磁学战线上当一名尖兵。


潜心研究 探索磁性宝藏


稀土永磁从实验室的基础研究开始,至今在世界范围内已经形成了一个具有战略意义和经济价值的重要产业,广泛应用于计算机、电动汽车、风力发电、家用电器、办公自动化等高科技产品中,对信息、交通、能源、环境诸领域的技术进步起着推动和保障的作用。


科学研究的意义贵在创新。杨应昌院士常说,古人作文讲究“语不惊人死不休”, 科学研究也是一样。课题有大小,意义有深浅,但是一定要有新意,切忌人云亦云,要把创新性放在第一位。长期以来,杨应昌院士立足国家需求,源头创新。


(1)合成了一个稀土-铁合金新相—— 1∶12相

杨应昌院士团队研究合成了一个具有 ThMn12型晶体结构的稀土-铁合金新相, 成功将铁金属的 3d电子和稀土金属 4f电子的特性结合在同一晶体结构中, 该新相表现出具有内禀磁性, 具有高的磁有序转变温度、高饱和磁化强度和高磁晶各向异性。


(2)发现了一个新效应——氮的间隙原子效应

1990年发现在稀土合金中的间隙原子效应,进而从理论上阐明它的起源并发明了Nd-Fe-N系新型稀土永磁材料。 


(3)发展了新理论——阐明了在 R(Fe, M)12 中氮的间隙原子效应的起源

他们通过中子衍射研究测定了氮化物的晶体结构, 发现氮原子占据晶体的 2b间隙晶位, 从而揭示出氮化效应起源于间隙原子效应。他们进而通过理论计算从两方面研究了间隙原子效应的物理机制。


(4)发明了一个新的稀土永磁材料——钕铁氮

他们根据所发现的间隙原子效应, 在国内外率先制备出一系列钕和镨的 1∶12型氮化物, 并发现它们具有内禀磁性, 其居里温度、饱和磁化强度和磁晶各向异性场都可以和当今被称为“永磁之王”的钕铁硼材料媲美。


在产业化的逆境中前进


作为一名在磁学战线上奋斗多年的“尖兵”,杨应昌院士一直积极投身磁学的基础研究以改变我国稀土磁性材料发展严重受制于外国专利的现实,同时不遗余力把基础研究成果转化为现实生产力。


20世纪90年代初期,国内外掀起研究氮化物的热潮,人们曾期望氮化物能够和钕铁硼一样,立即实现产业化。但是诸多的研究表明采用原有的制造工艺,难以制备出高性能氮化物磁粉,研究遇到瓶颈,纷纷下马。面对这一形势,杨应昌院士知难而上,调整了研究方向,从研究自发磁化的基础研究转向制备高性能氮化物磁粉的技术磁化研究。他带领团队在国内外率先成功地观测了氮化物的磁畴结构,研究了氮化物的反磁化机制,在此基础上开发出完全不同于生产钕铁硼磁粉的新工艺,制备出高性能各向异性钕铁氮磁粉,1996年通过科技成果鉴定。


随后,杨应昌院士带领科研团队,克服场地、设备、资金缺乏的重重困难,不断扩大实验规模,使科技成果逐步成熟。2004年采用他们产业化技术的钕铁氮磁粉生产线建成,并通过了国家验收。


然而,正当生产线投产之时,市场变动,加之投资方人员变动,钕铁氮磁粉生产被迫下马。在巨大的挫折面前,杨应昌院士没有动摇,再启产业化新征程。他们采用新的粉末冶金技术开发出高性能钐铁氮各向异性亚微米单晶颗粒磁粉的制备工艺,并在北京恒源谷科技股份有限公司建设了高性能钐铁氮各向异性磁粉与磁体生产线。现在,恒源谷公司已经开始向市场供应钐铁氮新产品。


贡献源于创新,坚守始于责任。将基础研究成果转化为现实生产力,对于年过八旬的杨应昌院士而言是一项艰巨使命。尽管道路曲折坎坷,可是杨应昌院士初衷不改。他说,作为磁学战线上的一员, 面对我国稀土磁性材料发展受到外国专利严重制约的现实,深感愧疚。为此,他要奋力把基础研究成果转化为现实生产力,在产业化的征程中,再苦再难,也要坚持攻克这一堡垒。


参考资料:

周辉等.科学探索与国家需求结合 潜心耕耘出丰硕创新成果——记北京大学杨应昌院士研究组

柳方秀.探索稀土磁性材料的奥秘——记中国科学院院士杨应昌

朱颖.心系祖国和人民的磁学尖兵——中国科学院杨应昌院士


(中国粉体网编辑整理/三昧)


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