中國稀土磁谷，從25平方米臨時倉庫中走出

文 ｜ 《中國科學報》 記者 韓揚眉

“事關國家發展戰略，不能再等了。”

這是時任中國科學院院長周光召第三次與時任中國科學院物理研究所（以下簡稱物理所）研究員王震西討論“創業”的事兒了。1985年4月9日中午12點半，在院長辦公室，周光召一邊吃着從家裡帶來的盒飯，一邊聽王震西彙報第三代稀土永磁材料——釹鐵硼合金的研發進展。

一年前，王震西帶領攻關小組成功研發出中國第一塊磁能積達到38兆高奧的釹鐵硼永磁材料，使中國成爲世界上第三個研發出第三代稀土永磁材料的國家。

那天，關於“創業”的談話從12點半進行到下午2點半，又從傍晚6點下班後持續到晚上9點。神情言語之間，周光召袒露迫切期待——創造中國自己的“稀土磁谷”。

然而，40多歲的王震西，科研事業正處高峰，這時跨出“象牙塔”去籌辦公司，難度和挑戰可想而知。王震西連續幾個晚上徹夜難眠，竟然熬出了人生第一縷白髮，“像伍子胥過昭關一樣”。最終，他決定帶着幾個年輕人“下海”。漸漸地，他們在這條路上越走越寬闊、越走越堅定。

數十年過去了，已經成爲中國工程院院士、北京中科三環高技術股份有限公司（以下簡稱中科三環）董事長的王震西，帶領團隊始終堅持自主研發和技術創新，推動中國釹鐵硼永磁產業從無到有、從弱到強。現在，中國稀土永磁產量已佔到全球份額的90%。

“身在偉大時代，又有前輩指引，能夠爲國家實實在在做一件有關國家戰略新材料的大事，把核心技術牢牢掌握在中國人自己手中，再艱難也是值得的。”回首50多年科技創新、成果轉化歷程，王震西無悔無憾。

蟄伏

中關村保福寺橋東一座寫字樓27樓的一間大屋子，是王震西現在的辦公室，與物理所一路之隔。 82歲的王震西隔窗望向爲堅守創新和初心而奮鬥過的地方，回憶起半個多世紀前的歲月。

1973年，在施汝爲、章綜兩位院士的推薦下，31歲的王震西前往法國國家科學研究中心的路易·奈爾磁學實驗室訪問。路易·奈爾是1970年諾貝爾物理學獎得主，因在反鐵磁性和鐵氧體磁性領域的基礎研究與發現而獲獎。

當時，國際上掀起非晶態材料研究的新高潮。到法國後不久，王震西專程拜訪正在巴黎的美國科學院院士、加州大學伯克利分校教授沈元壤，請教選擇什麼研究方向。沈元壤建議：“晶態研究歷史已有100餘年，非常成熟。你可以轉向研究非晶態材料，這是新的國際前沿。”

王震西接受了建議，決定開展非晶態稀土合金材料的結構和磁性研究。這位年輕人出於科研本能和直覺作出這一選擇，並未認識到其真正的意義。

非晶態磁性材料具有很多常規晶態磁性材料不具備的優異性能，如高韌性、優良磁性、強耐腐蝕性等，如今已成爲新能源、航空航天、智能製造等領域不可或缺的材料。

距離法國國家科學研究中心不遠處，有世界首臺基於反應堆的高通量中子源，這是當時研究磁性材料磁結構的最強手段之一。王震西在這裡得到了前所未有的科研訓練，爲後來的工作打下堅實基礎。1975年，王震西回國，一頭扎進實驗室，帶領團隊開展稀土-鐵系磁性材料基礎研究。

20世紀70年代，王震西（左）回國後在物理所帶領團隊從事稀土磁性研究。

稀土家族由15個鑭（La）系元素，加上同族的釔（Y）和鈧（Sc）共17個元素組成。由於4f電子的特點，稀土元素與鐵、鈷、鎳等3d過渡族元素結合，能夠製造性能優異的永磁材料。自20世紀60年代起，隨着工業發展需求的增長，基於稀土元素的永磁材料迅猛發展，先後經歷了三代更迭。1967年，美國K.J.Strnat研製的1：5釤鈷永磁體最大磁能積達25兆高奧，被稱爲第一代稀土永磁。20世紀70年代，日本T.Ojima等研製成功磁性能更好的2：17釤鈷永磁體，最大磁能積達32.5兆高奧，被稱爲第二代稀土永磁。第三代稀土永磁的成功緊隨其後。

1983年9月，國際磁學界在北京召開第七屆國際稀土鈷永磁材料及其應用會議。日本著名學者金子秀夫宣佈，日本住友特殊金屬公司最近研製成功一種新型超強磁性材料，它就是磁能積高達36兆高奧的第三代稀土永磁——釹鐵合金。他隨即說：“請原諒，我只能說這一句，請諸位不要提任何問題，我不能回答。”

坐在臺下的王震西敏銳地意識到，這可能是“革命性”的，釹鐵永磁以磁性強且廉價的鐵取代稀缺戰略物資鈷，並且以稀土礦中含量豐富的釹取代釤，使得磁體成本大幅下降、性能大幅增強。此外，其磁性能比之前廣泛應用的鐵氧體高出10倍，比前兩代稀土永磁高近一倍，一個骰子大小的釹鐵材料就能吸起一斤多重的鐵體。這很有可能成爲未來支撐全球高新技術領域蓬勃發展的關鍵材料。

會議結束後，王震西回到實驗室，定下了目標——突破釹鐵國產化生產技術和工藝。他帶着物理所磁學組，與中國科學院電子學研究所（以下簡稱電子所）稀土磁鋼組成員開展聯合攻關。

1983年11月，住友特殊金屬公司的佐川真人在美國磁學與磁性材料會議上報告了詳細的研究成果——燒結釹鐵硼合金成分爲Nd15Fe77B8。

王震西回憶，在1983年9月的會議現場，金子秀夫專門隱去了添加物“硼”。因爲僅釹鐵形成的金屬間化合物無法形成永磁材料需要的內稟磁性，只有加上非晶態元素硼，纔可形成具有強單軸磁晶各向異性的晶體。

1983年冬天比往年似乎更加寒冷、長久一些。中國科學院研究人員在物理所一間25平方米的臨時倉庫電爐間開展實驗，設施破舊、空間狹窄，但困不住他們渴望追趕的心。120多天裡，他們不斷嘗試配方、探尋工藝。電爐旁、馬路邊的路燈下……任何一個地方都有他們開會討論的身影。一次不行就再來一次，實驗方案不斷更新。終於在1984年2月，中國第一塊磁能積達到38兆高奧的釹鐵硼永磁材料誕生了。

王震西和同事們來不及慶祝。爲了降低成本，儘早投入應用，他們採用國產低純度釹爲原料，歷經3個月，成功研製出磁能積高達41兆高奧的低純度釹鐵硼永磁材料。

一個“無聲”的宣告從這間倉庫向全球發出：中國有能力自主研發釹鐵硼永磁材料，且已達到世界先進水平。

抉擇

如果不出意外，王震西可能會做一輩子純粹的科學研究。 20世紀80年代，他收到美國、法國、加拿大等國多家實驗室的工作邀請……成長爲一名科學家，這是一條王震西熟悉又有信心的道路。 同時，妻子正在國外進修，王震西期待儘早與家人團聚。

然而，人生總是充滿了意外。

隨着改革開放的到來，中國科學院實施了科技體制改革，努力推動科研成果轉化爲現實生產力。稀土永磁應用價值高、市場前景好，將研發成果推向產業化恰逢其時。

與此同時，嚴酷的現實刺痛了科學家的心。當時中國企業缺乏保護稀土資源的意識，日本在透露其成果前夕，搶先與我國江西某礦簽訂了稀土原料低價購買合同。事隔不久，釹原料價格急速上漲。

這就有了文章開頭，周光召與王震西展開近5個小時討論的那一幕。但那時，王震西不敢輕易答應，因爲他雖然已帶領團隊研發出釹鐵硼永磁材料，但實驗室研究與產業化完全是兩碼事。

經過連續多日的輾轉反側，青絲熬出白髮，王震西最終決定接受時代賦予他的新使命，投身產業和市場。1985年4月，中國科學院正式委任王震西，將物理所、電子所、電工研究所、長春應用化學研究所等院屬單位從事稀土研究的科技人員聯合起來，創立了三環公司（1999年改制成爲中科三環）。

還是那間25平方米的倉庫，王震西寫下公司名稱貼在門上。釹鐵硼成果產業化之路正式開啓。

“‘三環’的寓意是，希望將科研、生產、市場緊密聯結起來，走一條科技成果產業化、市場化新路。”王震西說。

當年6月，這些創業者南下贛南。當親眼看到全世界最豐富、最優質的重稀土資源就在腳下時，他們有了底氣。

釹鐵硼永磁材料的發明引發了全球廣泛關注，其產業發展如火如荼。不過，與國外相比，我國釹鐵硼永磁材料產業化在方方面面都有很大差距。當時全球已有13家公司進入第三代稀土永磁領域，且全部是世界500強，它們具有一流的科技實力，併爲此投入了巨資。歐洲共同體還組織了12個國家的58個實驗室、200多位科學家合作進行攻關。與之相比，中國科學院只有一批中青年科研人員，資金更是有限。

三環公司創立伊始，中國科學院給予全力支持，爭取世界銀行貸款，同時向國家爭取出口許可、高技術外向型產品專利技術出口許可等支持。

然而，創業與做研究完全不同。如何獲得訂單、在資金缺乏的情況下將實驗室成果轉化爲工業產品、快速進入國際市場並贏得主動，對於這羣科研人員來說，都是完全陌生的事業。

“里程碑”

創業團隊爲了儘快實現釹鐵硼永磁材料產業化，決定找生產企業“聯姻”。

王震西找到姚宇良。他是王震西在中國科學技術大學時的同學、同年被導師章綜選進物理所工作的同事，已在寧波磁性材料廠當了10年技術廠長。得知王震西的需求，姚宇良表現出極大的興趣和信心，當即回到原來工作過的物理所，在實驗室瞭解釹鐵硼材料製備的工藝技術。

姚宇良回到寧波後，和18位技術骨幹一起，在租借的兩層廠房裡夜以繼日進行工業化試驗，最終取得成功，少量產品還走向國際。這鼓舞了所有人。

1986年初，中國科學院和寧波市決定拿出90萬美元，支持三環公司與寧波磁性材料廠合作，引進氣流磨、真空燒結爐、自動壓機3臺大型設備，籌建釹鐵硼工業化生產線。

爲了儘快實現穩定生產，大家輪流值班，每個小組由研發人員、技術人員和工人組成，從研究技術資料、設備引進到設備安裝、調試運轉等“一盯到底”。當年秋天，他們迎來收穫——中國第一家釹鐵硼稀土永磁工廠建成投產，相關技術工藝等奠定了我國燒結釹鐵硼技術路線之基。

20世紀80年代的寧波科寧達公司——中國第一家釹鐵硼產業基地。

首批標示“中國製造”的釹鐵硼永磁材料陸續出口到美國、英國和東南亞。經美國聖地亞哥磁測中心檢驗，產品質量完全可與美、日同類產品媲美。這意味着中國成爲繼美、日之後，第三個能夠批量生產釹鐵硼永磁材料的國家。原國家科委成果局專門組織召開了三環科技成果產業化現場經驗推廣會，並提出要“走三環道路”。

這是中國釹鐵硼永磁產業的“里程碑”。

如願

不過，王震西深知，還沒到放鬆的時候。 中國雖然是稀土大國，稀土儲量佔世界1/3以上，但長期以來只處於廉價原料出口國的地位。 他從創業之初就認定，必須將核心技術牢牢掌握在自己手中，才能使我國從稀土資源大國轉變爲稀土戰略強國。

中科三環執行董事長鬍伯平從北京大學本科畢業後在物理所讀研究生，畢業後放棄出國深造，加入釹鐵硼創業團隊擔任公司研發部負責人，在公司推動產業化進程的同時專攻核心技術，那時他只有30歲。

胡伯平說，中科三環承擔了“高檔稀土永磁釹鐵硼的產業化及其應用”“高性能稀土永磁材料、製備工藝及產業化關鍵技術”等一系列國家“863”計劃項目，開展全面技術攻關，築牢中國釹鐵硼永磁產業發展的創新根基。

中科三環作爲產業“龍頭”和“示範”，諸多企業緊隨其後，如雨後春筍般崛起，釹鐵硼產業得以迅猛發展。到了2000年，中國釹鐵硼永磁產量位居世界第一。

1991年，周光召院長（右一）來初創的三環公司視察指導，王震西（左一）向他作介紹。中科三環供圖

產業開拓歷盡艱辛。王震西感慨，在科技創新和改革開放的時代洪流中，他們沒有做“觀潮者”，而是跳進洪流成爲“弄潮兒”。“我們通過不懈努力把公司越辦越好，爲國家守住了釹鐵硼永磁這一戰略新興材料的高地。”

接續

釹鐵硼材料的產業化是全球功能材料的一次重大應用變革，極大推動了全球能源結構轉型、節能技術革新以及信息通信等諸多產業技術升級。 我國在這場變革中展現出強勁的勢頭。

如今，高品質釹鐵硼材料已成爲不可或缺的關鍵材料。中國科學院院士、物理所研究員沈保根表示，高品質釹鐵硼材料是國家重大戰略需求，是風力發電、新能源汽車、軌道交通等領域實現國家“雙碳”目標的急需材料，仍需開展針對性研究。

面對國家新的需求，中國科學院再度佈局。

在北京，物理所磁學國家重點實驗室持續開展前瞻性研究。

在寧波，中國科學院寧波材料技術與工程研究所於2004年成立，隨後專門搭建稀土永磁材料聯合創新中心工程化平臺，打通從原始創新到產業應用全鏈條的技術壁壘。歷經20年，寧波材料技術與工程研究所已成爲稀土永磁材料技術創新的重要力量，引領了釹鐵硼磁體高丰度元素規模化利用、重稀土元素減量化等技術的應用和發展，推動了國家戰略資源的高效平衡利用。2022年，由中國科學院提供科技和成果孵化等支撐的寧波市磁性材料集羣被國家工業和信息化部正式列入45個國家先進製造業集羣名單。

在江西，中國科學院贛江創新研究院於2020年成立，進一步佈局稀土新材料研發，推動新技術和新工藝實施，促進我國稀土產業發展。

“中國科學院在推動釹鐵硼材料研發方面發揮着重要的主導作用。”沈保根說。

現在的王震西已退居二線，他很欣慰，因爲“40年前老院長帶着我們做的夢，已經變成了現實”，而新一代年輕人正沿着前輩的足跡，砥礪前行，實現新的夢想。

《中國科學報》 (2024-08-14 第4版 專題)

本文轉載自《中國科學報》微信公衆號

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