兴国永磁磁悬浮列车（兴国号来了世界首列永磁磁浮空轨列车在江西成功首发）
兴国永磁磁悬浮列车（兴国号来了世界首列永磁磁浮空轨列车在江西成功首发）▲ 悬挂式稀土永磁磁浮轨道交通系统截面结构示意图：1 限高轮；2 受电轨；3 导向系统；4 悬浮系统；5 车厢吊杆；6 直线驱动系统；7 测速定位系统；8 天梁托臂研究结果表明，借助稀土元素的合金材料可以制造出体积小、磁性密度高、有足够悬浮力的永磁体。“红轨”永磁磁浮交通系统采用的永磁体是钕铁硼合金，这是一种适用于磁浮交通系统的稀土永磁合金材料，具有磁性强、磁性稳定、磁能分布合理等特点。所以，钕铁硼合金成为永磁磁浮列车的关键材料。目前，中国是世界上第三个掌握空轨技术的国家。中铁科工集团空轨事业部总经理徐国学介绍，从“空轨”到“红轨”，转向架由轮胎变成永磁铁，无需耗费电能，通过永磁特性即可实现车辆悬浮，零摩擦运行。永磁磁浮技术磁浮列车是通过磁极相斥或相吸机理来克服重力，产生悬浮效应的。当采用电生磁性磁体产生悬浮效应时，列车的磁体强弱随励磁电流大小变化而变化，这个过程中耗能较大且需要复杂的控制
8月9日，世界首条永磁磁浮轨道交通工程试验线在江西兴国举行竣工仪式，标志着世界首列永磁磁浮空轨“兴国号”成功首发。
该磁浮空轨是由江西理工大学、中铁六院、中国中铁工业等单位共同研发、设计、制造，世界上首次实现永磁悬浮与空轨技术的完美结合，有望成为一种全生命周期成本最低、性价比最优的品质化、个性化、智能化交通运输系统，具有绿色、智能、安全、经济的显著特点。
▲“兴国号”车辆总体设计体现出著名将军县的红色文化基因，被誉为“红轨”，列车头部两侧56颗五角星，代表着56位共和国的开国将军；熊熊燃烧的火炬代表着“星星之火，可以燎原”。
江西理工大学党委书记杨斌介绍，江西理工大学联合中国中铁工业旗下中铁科工集团成功攻克了悬浮转向架结构、导向结构、直线电机牵引驱动、基础制动等技术难题。
目前，中国是世界上第三个掌握空轨技术的国家。中铁科工集团空轨事业部总经理徐国学介绍，从“空轨”到“红轨”，转向架由轮胎变成永磁铁，无需耗费电能，通过永磁特性即可实现车辆悬浮，零摩擦运行。
永磁磁浮技术
磁浮列车是通过磁极相斥或相吸机理来克服重力，产生悬浮效应的。当采用电生磁性磁体产生悬浮效应时，列车的磁体强弱随励磁电流大小变化而变化，这个过程中耗能较大且需要复杂的控制技术才能实现。因此，寻找满足列车悬浮需求的永磁体成为磁浮列车研究的最佳方案。
研究结果表明，借助稀土元素的合金材料可以制造出体积小、磁性密度高、有足够悬浮力的永磁体。“红轨”永磁磁浮交通系统采用的永磁体是钕铁硼合金，这是一种适用于磁浮交通系统的稀土永磁合金材料，具有磁性强、磁性稳定、磁能分布合理等特点。所以，钕铁硼合金成为永磁磁浮列车的关键材料。
▲ 悬挂式稀土永磁磁浮轨道交通系统截面结构示意图：1 限高轮；2 受电轨；3 导向系统；4 悬浮系统；5 车厢吊杆；6 直线驱动系统；7 测速定位系统；8 天梁托臂
钕铁硼合金的制备
钕铁硼合金的制备主要分为原材料准备、熔炼—甩片、氢破碎HD制粉、细化粉末、磁场取向、油等静压、烧结、加工等流程，其中真空技术必不可少。
▲ 当前烧结钕铁硼主流生产工艺流程
■ 原料准备及预处理：对原材料进行称重、破碎、断料和除锈等预处理。工艺设备：钢筋切断机、滚筒抛光机
■ 熔炼：将经过预处理后的原材料镨钕、纯铁、硼铁等按照比例配料，加入真空熔炼炉中，在氩气保护下高温熔炼后进行甩带，使得产品成分均匀，结晶取向度高，组织一致性好，并且避免ɑ-Fe的生成。工艺设备：真空熔炼炉
■ 氢破碎：氢破碎（HD）工艺，是利用稀土金属间化合物的吸氢特性，将钕铁硼合金置于氢气环境下，氢气沿富钕相薄层进入合金，使之膨胀爆裂而破碎，沿富钕相层处开裂，保证了主相晶粒及富钕晶粒间界相的完整。氢破碎工艺使得钕铁硼的甩片变得非常疏松，极大提高了气流磨的制粉效率，降低生产成本。工艺设备：真空氢处理炉
▲ 新型连续式氢破碎工艺流程
■ 制粉：气流磨制粉是采用物料自身的高速碰撞来粉碎，对磨室内壁无磨损，无污染，可以高效率地制备粉末。工艺设备：气流磨粉机
■ 成型取向：取向的作用是使混乱取向的粉末颗粒的易磁化方向c轴转到同一个方向上来，从而获得最大的剩磁。压型的主要目的就是将粉末压制成一定形状与尺寸的压坯，同时尽可能保持在磁场取向中所获得的晶粒取向度。工艺设备：磁场压机、等静压机
■ 烧结：烧结钕磁铁是通过将稀土金属颗粒在真空炉中加热制成的。选择元素（主要是钕、铁和硼）以产生指定等级的磁铁。调整磁体的化学成分以确定磁极化、居里点、磁通密度和矫顽力。熔化后，将NdFeB（钕、铁、硼）混合物浇铸到模具中并冷却形成锭。锭被研磨成粉末压入成型模具中。在2T的磁场压机中取向成形，经200MPa冷等静压后，1065℃/5h真空烧结，分别在900和520摄氏度回火2~5h，气淬至室温，获得磁体毛坯。工艺设备：真空烧结炉
■ 机械加工：烧结之后得到的钕铁硼磁体均为毛坯，需要进一步机械加工以获得各种不同尺寸、大小和形状的产品。钕铁硼磁体由于比较脆，力学性能较差，一般只能采用磨削加工和切削加工。工艺设备：平面磨床、双端面磨床、倒角机
■ 表面处理：对各种形状的稀土永磁体进行表面处理，例如电泳、镀锌、镍、镍铜镍及磷化等，以保证产品的外观和耐腐蚀特性。
我国稀土资源丰富储量和产量均居世界前列，江西省赣州是我国三大稀土生产基地之一，年产出全球70%的中重稀土，其中稀土元素钕、硼自然储量丰度高因而成本低，所以我国制造钕铁硼合金具有得天独厚的优势。稀土永磁磁浮列车的应用将带动延伸稀土产业链，推动稀土产业可持续发展，“红轨”制造材料也可以实现循环利用。
▲ 2010-2019年中国稀土磁性材料产量情况，数据来源：中国稀土行业协会
中铁六院总经理陈国栋介绍说，“红轨”将悬挂式单轨和磁浮技术完美结合，具有低能耗、少占地、适应好、可移植的显著优点，是小运量接入级交通和旅游交通的新选择。“这些特点，让永磁磁浮空轨不仅适用于城市、景区、机场接驳、商务中心、特色小镇等常规环境，在沿江、环湖、海边、高寒、荒漠等困难条件下也能大展身手”。
永磁磁浮空轨项目探索了一种能够适应复杂地形的中低运量个性化、智能化交通运输方式，它可与地铁、轻轨互为补充，进一步完善我国的综合交通网络。目前，永磁磁浮空轨工程验证已成功完成，在进一步优化车-轨道-磁轨的匹配及耦合关系研究后即可大规模应用。
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