1、 非晶资料一、非晶合金产业发展现状及发展趋势（一）、非晶合金材料概述1、概念在日常生活中人们接触的材料一般有两种：一种是晶态材料，另一种是非晶态材料。所谓晶态材料，是指材料内部的原子排列遵循一定的规律。反之，内部原子排列处于无规则状态，则为非晶态材料，一般的金属，其内部原子排列有序，都属于晶态材料。科学家发现，金属在熔化后，内部原子处于活跃状态。一但金属开始冷却，原子就会随着温度的下降，而慢慢地按照一定的晶态规律有序地排列起来，形成晶体。如果冷却过程很快，原子还来不及重新排列就被凝固住了，由此就产生了非晶态合金。制备非晶态材料就是采用超急冷技术得到的，是冶金材料学的第三次革命，被称为 21世纪
2、的“双绿色”材料。2、材料分类：3、特点：4、产业链（二）非晶带材产业发展分析1、上游带材 （1 ）原料（2）制备工艺制备非晶带材采用的是一种快速凝固的工艺。将处于熔融状态的高温钢水（铁、硅、硼、镍、钴、铌等）喷射到高速旋转的冷却辊上。钢水以每秒百万度的速度迅速冷却，仅用千分之一秒的时间就将 1300的钢水降到 200以下，形成厚度为25 微米的非晶带材。（3）价格原材料成本： 铁 3200 元/吨左右硅 14500 元/ 吨左右硼 21500 元/ 吨左右根据铁硅硼配比，每吨非晶带材原材料价格约 7000 元， 加上原材料之外的制造成本（电、水、人工等），总成本在 13000 元/ 吨左右，
3、目前市场销售价为 17000-19000元/吨（4）用途制作成非晶铁芯，广泛应用于电力变压器、电机、电抗器、大功率开关电源替代传统硅钢铁芯，目前最主要应用在非晶变压器铁芯制造上（5） 非晶带材分类及应用铁基非晶合金铁基非晶合金：主要元素是铁、硅、硼等。它们的特点是磁性强（饱和磁感应强度可达 1.4T1.7T）、磁导率、激磁电流和铁损等软磁性能优于硅钢片，价格便宜，最适合替代硅钢片，特别是铁损低（为取向硅钢片的 1/31/5），代替硅钢做配电变压器可降低铁损 60%70%。铁基非晶合金的带材厚度为 0.025 毫米左右，广泛应用于中低频变压器的铁芯，例如配电变压器、中频变压器、大功率电感、电抗器
4、等。铁镍基非晶合金铁镍基非晶合金：主要由铁、镍、硅、等组成，它们的磁性比较弱（饱和磁感应强度大约为 1T 以下），价格较贵，但磁导率比较高，可以代替硅钢片或者坡莫合金，用作高要求的中低频变压器铁芯，例如漏电开关钴基非晶合金钴基非晶合金：由钴和硅、硼等组成，有时为了获得某些特殊的性能还添加其它元素，由于含钴，它们价格很贵，磁性较弱（饱和磁感应强度一般在 1T 以下），但磁导率极高，一般用在要求严格的军工电源中的变压器、电感等，替代坡莫合金和铁氧体。（6）非晶带材的发展历程1960 年，美国加利福尼亚大学研究人员首先发现非晶合金材料，1974 年美国信联公司开始研制铁基非晶合金，并与 1989 年
5、首次商业化批量生产非晶铁芯。1995 年，安泰科技开始非晶带材技术研发，由于非晶材料长期以来比硅钢贵，而中国政府对节能技术一直没有政策支持，非晶材料在节能变压器应用方面一直没有大面积推广，安泰科技非晶带材 1000 吨生产线主要用于电子产品方面，但自 2005 年以来，随着政府对能源问题的重视及硅钢的大幅度涨价导致非晶变压器在价格上更具比价优势，非晶带材的需求量大幅上升，安泰科技现在非晶带材产能 4 万吨。2003 年日本日立金属购买美国信联 50%的股权后进入非晶合金这一领域。2010 年底日立金属把非晶产能从原来的约 5 万吨扩展到了 10 万吨，这使日立金属在这个领域处于绝对垄断的地位。
6、 2014 年 2 月，由青岛黎明云路新能源科技有限公司设计和筹建的非晶带材万吨级生产线一期工程完成热试。成功卷出第一批带材，年产量 8000 吨，产值达 1.4 亿元。成为世界上第三家具备万吨级非晶带材生产能力的企业之一。2014 年 10 月 26 日，上海网为电气与邳州市政府签署了年产 15 万吨铁基非晶带材生产协议，建成后将成为产能最大的厂家。（8）2015 年国内市场需求量2015 年国网招标 22 万台非晶变压器，加上其他应用市场 3 万台，变压器领域需要带材 13 万吨左右。（9）十三五发展预测根据国家电网对配电变压器采购规定，新增配电变压器非晶变压器比例不低于 50%的要求 ，
7、2020 年变压器行业非晶带材需求量约 30 万吨，产值约 60 亿元。2、中游铁芯（1）概念非晶合金铁芯就是利用非晶带材根据下游应用产品的需要加工成不同类型的铁芯。2）应用范围：根据加工成的铁芯类别，主要应用于制造变压器、电机、大型电抗器、大型互感器等电力、电子产品铁芯。目前非晶带材的最大用途就是加工成非晶合金铁芯用于变压器上。（3）主要生产厂商（4 ）价格非晶合金铁芯目前市场价每吨在 2-2.1 万元，未来非晶科技产业整合化程度更高，单纯的非晶铁芯生产厂家利润会逐渐大幅降低。但由于东南亚、非洲等市场的需求量增加，未来非晶合金铁芯的产能将大幅提高。3、下游应用之非晶变压器（1）非晶变压器的概
8、念：使用非晶铁芯替代传统硅钢铁芯的变压器。（2）非晶变压器的优点节能环保：非晶材料是优异的导磁材料，比较硅钢材料铁芯损耗大大降低，空载损耗降低80%，节能效果非常显著，可节省电厂的发电量，减少发电燃料的消耗，进而减少对大气环境的污染。性能稳定由于损耗低，发热少，温升低，运转性能非常稳定，抗短路能力强、可减少谐波对电网的影响，改善供电质量。 使用成本低节能效果显著，使用成本降低，减少用电量，节约电费，一台非晶变压器 3 年内节约的电费可抵扣购置时多出同规格硅钢变压器的成本。（4）非晶变压器主要生产厂商全国约 300 家企业生产非晶变压器， 2015 年国网公司对非晶变压器进行了四次招标，其中江苏
9、、河南、浙江、山东分别有 15 家、 17 家、17 家、24 家企业入围中标。6）2015 年非晶变压器的产量及产值：总产量 25 万台左右，产值约 100 亿元。（7）十三五发展预测：到 2020 年，全国配电变压器新增 120 万台，其中不少于 50%是非晶变，也就是说 2020 年新增 60 万台非晶变压器，产值约 300 亿元。4、下游应用之非晶电机(1). 电机概念：电机是一种利用“电”和“磁”的相互作用实现能量转换和传递的电磁机械装置。相较传统电机，非晶电机是指用非晶定子铁芯替代传统硅钢片定子铁芯制作的电机。（2）非晶电机优点： 高节能性传统电动机的效率最高不会超过 80%，而非
10、晶电机的最低效率则很容易达到 90%以上，大大提高了电机的效率。 运转速度高非晶电机的调速范围 3000-24000r/min，最高能达到 50000r/min。而普通电机最高速度一般限制在 15000-20000r/min。 耐高温相较传统电机，非晶电机能适应在在高温状态下工作，这点是普通电机无法比拟的，特别在新能源汽车应用领域，非晶电机有着独特优势。湘电莱特的实验测试中，将非晶电机在环境温度 135 摄氏度下面连续运行了两千小时的实验，结果是安全可靠，电机的各项性能，显示都非常良好。（4）主要生产厂商国际上非晶电机实现商业化量产的仅美国 GE、美国莱特、日本日立。国内从事非晶电机生产研发的
11、单位较少,仅有湖南湘电莱特电气有限公司、深圳华任兴科技有限公司、安泰科技。 湘电莱特电气有限公司2011 年，湘电集团与美国莱特工程技术公司共同投资成立的湘电莱特电气有限公司，引进具有国际竞争优势的、先进的非晶电机制造技术。成功实现非晶高效节能电机的批量生产，成功销售 1000 台非晶电机到欧美市场。2015 年产量 5000 台，产值约3 亿元。目前湘电可提供 5kW 至 250kW 范围的系列化驱动电机系统，这种电机的应用非常广泛，已经拓展到电动汽车、军用舰船及工业领域。 深圳华任兴科技有限公司2011 年 9 月，经过多年努力，深圳华任兴科技有限公司以新型非晶合金材料为核心电机设计理念，
12、成功制造出高性能夸父、盘古系列非晶超级电机。其效率达到 92%-98%，而电机体积和重量却大大减少。该电机系统具有高控制精度，高转矩密度，良好的转矩平稳性以及低噪声的特点。也就是说同样的电动汽车，如果使用非晶电机可以增加其行驶里程 30%以上，而同样的行驶里程设计系，电池可以节约 30%的费用。 十三五发展预测全球范围内电机的用电量占世界总用电量的 50% 以上,占工业用电量的 70%左右; 在我国电机的用电量约占总用电量的 60%, 而且目前我国电机的效率普遍比发达国家低很多,电机的效率还有很大的提升空间。设法提高电机的效率可以在很大程度上节约能源, 减少温室气体的排放。以我国 2014 年
13、发电量 54638 亿千瓦时计算，其中近 60%电力都要通过电机转换为机械能应用于生产生活中。目前传统电机的效率平均为 70%。即有 30%约 16390 亿千瓦时的电力在转化过程中损失，而 2014 年三峡发电站的年发电量为 988 亿千瓦时，相当于损失将近 16 个三峡电站全年的发电量。如果全国 10%的电机应用非晶高效电机，可以节约 1639 亿千瓦时发电量，相当于 1.6 个三峡水电站。由此可见，非晶电机的研发、推广、应用迫在眉睫，未来发展前景广阔，据非晶材料产业联盟预测，十三五期间我国非晶电机产量约 30 万台，产值约 300 亿。 5、下游应用之非晶电抗器（三）纳米晶概述1、概念非
14、晶态合金经过适当退火，形成具有纳米级微晶态颗粒和非晶混和组成的材料被称为纳米晶材料。制备非晶合金的生产工艺技术都可以借用来生产制造纳米晶合金材料。（4）使用范围不同非晶带材主要用于电力系统，如：变压器，电抗器，电机等；纳米晶带材主要用于电子系统(弱电) ，如：传感器，小型互感器等。4、产业现状及代表企业2008 年至 2015 年，全国先后投建纳米晶企业近 370 家。2015 年能够正常生产的纳米晶企业不到 170 家。正常生产的企业纳米晶设备单机拥有量 420 台套左右，理论年产各类窄带纳米晶 8 万吨， 2015 年实际纳米晶带材产量在 6.6 万吨左右。（价格）代表性的生产企业：安泰科
15、技股份有限公司、佛山市中研非晶科技股份有限公司、江西大有科技有限公司、江苏奥玛德新材料科技有限公司。（4）非晶粉末1、概念用特殊工艺生产出的非晶粉末，为非晶成型材料中的一种，是磁粉材料重要发展方向。2、制备方法（1）非晶带材破碎法借助机械力将非晶条带破碎成所需要粒径的粉末。3、应用非晶涂层典型应用钻具耐磨带与主流钻杆耐磨带材料应用效果比较，标准钻杆钻井进尺约 7000 米后，外观形貌及实测数据比较如下图非晶涂层应用注水泵柱塞和高压球阀修复在注水泵上，传统晶体结构的金属材料柱塞使用寿命为 20 天到 45 天，而使用非晶结构合金材料的柱塞使用寿命在 180 天以上。非晶涂层应用叶轮修复非晶涂层应
16、用CFB 水冷壁防护 非晶涂层应用船舶防腐非晶涂层应用水电站转轮室抗气蚀非晶涂层应用展望我国的再制造虽然起步较晚，但进展很快，通过从国外引进、国内自主研发，等离子喷涂、电弧喷涂、激光熔覆等表面工程技术得到快速发展，技术工艺和解决方案也逐渐成熟，以铁基非晶态合金材料为代表的非晶涂层材料也逐步得到再制造业的认同，近几年的实际应用充分证明，其卓越的防腐、抗磨减磨性能可以应对复杂工况环境下装（设）备的腐蚀、磨损问题。相信非晶材料的应用一定能对资源节约型、环境友好型的两型社会建设发挥巨大作用。4、非晶粉末（喷涂）代表性企业及市场容量美国的 Liquid metal Coatings Limited（液态
17、金属公司）公司是世界领先的非晶涂层应用领导者，为金属腐蚀和磨损提供最佳的解决方案，广泛应用于石油，发电站，纸浆和造纸，采矿等领域。液态金属中国子公司：天津科盾。国内主要厂商为天津科盾（美国液态金属子公司），公司副总经理兰秋江先生已来过邳州考察。雾化非晶粉目前市场售价 2000 元公斤左右，国内的市场容量每年在 15-20 亿元。（5）非晶块体1、非晶块体概述块体非晶为厚度超过一毫米以上的非晶材料统称。具有高屈服强度、高硬度、优异的强度重量比、高的弹性极限、抗腐蚀高耐磨，替代传统金属材料。主要厂商有：比亚迪、宜安科技、富士康。目前非晶块体最主要的应用为 3C 产品结构件，国内年产值在 16 亿元
18、左右。2、块体非晶合金的应用块体非晶合金不仅具有高的抗拉强度、好的延展性、高的弹性能、高的冲击断裂性能和高的抗腐蚀性，且有非常好的能量传递特性，高的耐腐蚀性。因此，锆基块体非晶合金在高尔夫、滑雪、棒球、滑冰、网球拍、自行车和潜水装置等许多体育项目中得到应用，日本和美国开发的这类产品已经商业化。块体非晶合金另一个重要的特性是高度的生物兼容性和不会引起过敏，这在医学上用于修复移植和制造外科手术器件是非常有用的，目前在医学方面应用的案例有外科手术的手术刀，人造骨头，人造牙齿等等。3、块体非晶重点企业比亚迪股份有限公司是国内较早进行非晶合金研发的企业，2007 年公司成立课题组，对非晶材料展开基础研发
19、工作，开发了一系列性能优异且具有自主知识产权的合金成分，经过几年的发展，在块体非晶材料产业化方面，走在国内企业的前列，具备一定产能。该公司所开发液态金属产品多为 3C 类产品，包括手机外观件、内构件、卡槽类以及转轴类等等。东莞宜安科技股份有限公司自 2010 年起致力于液态金属材料研究及产业化，已掌握液态金属成分、成型设备、成型工艺三大核心技术，具备批量生产液态金属结构件和外观件的条件，2015 年在美国拉斯维加斯召开的国际消费电子产品展（简称 CES）上，宜安科技展示了一部特别的手机：世界上第一台使用液态金属框的 iphone 6plus 手机，使宜安公司成为世界上第一个能够批量制备该尺寸液
20、态金属外观件的公司。富士康科技集团是台湾鸿海精密集团在大陆投资兴办的高新科技企业，2007 年开始非晶材料的研发工作，目前该公司液态金属产品主要应用在 3C 领域，限于产能，仅能小批量供货。液态金属科技公司是美国加州一家主营非晶态合金产品的上市公司，是全球最早实现块体非晶合金产业化，同时也是技术力量最强的公司。该公司生产的非晶态合金产品，其功效涉及全球各个行业领域，大到航母甲板，小到手表机芯，都能够见到这家公司的产品。2010 年 8 月 5 日，美国苹果公司正式对外公布买断了液态金属科技公司旗下的非晶态合金产品在消费性电子产品这个领域之中的永久、全球使用权，重点制造 iPhone 天线和无缝
21、外壳等产品。非晶丝材是用特殊工艺生产出的极细非晶合金，是非晶成型材料中的一种。（6）非晶丝材目前应用以软磁特性为主，利用其优异的巨磁抗阻、磁致伸缩等效应用在防伪标签、传感器上。非晶丝材的生产工艺非晶丝材虽然在上世纪八十年代就已经问世，但由于制备工艺复杂，影响因素众多且难以控制，其制备技术并不成熟。20 世纪 90 年代末 安泰科技股份有限公司开始涉足非晶合金丝材领域。目前，正在进行产业化技术开发以及在防伪、汽车安全系统的应用方面开展研发工作。 非晶丝材的应用领域2、邳州非晶合金发展现状、发展优势及下一 步发展思路（一）发展现状2014 年，上海网为电气有限公司的落户，带动了上下游项目的相继落户
22、，初步形成了非晶带材产业链。1、上游材料 网为液态金属非晶材料网为非晶带材由网为液态金属（邳州）有限公司投资建设，利用网为机电公司三号车间，建设一条年产 5000 吨的铁基非晶带材生产线，目前正在生产磨合，产量及质量日趋稳定。二期设计产能 15 万吨非晶带材、 10 万吨非晶球磨粉。非晶纳米晶知行非晶科技（邳州）有限公司成立于 2016 年，注册总资产 2500 万元人民币，是一家集新能源、新材料、节能环保于一身的民营企业。主要从事非晶、纳米晶软磁材料及相关元器件产品的研发、生产、销售，其中超微晶剪切带技术及设备处于行业领先水平。设计产能为年产 600 吨非晶纳米晶带材。2、中游铁芯 网为机电
23、非晶铁芯网为机电目前拥有 10 条非晶带材剪切线，利用自产带材进行变压器铁芯加工，年加能可达 2 万吨，一部分用于自身生产非晶合金变压器，一部分外销。安盛非晶铁芯加工安盛非晶由北京安盛非晶科技有限公司投资，主要是对非晶带材、纳米晶非晶带材进行剪切加工，年产 1500 万只非晶互感器铁芯。3、下游应用 网为机电非晶变压器网为机电非晶变压器项目，用地 100 亩，主要生产非晶合金铁芯、非晶油浸式、干式变压器，设计产能年产 2 万台非晶油浸式变压器、0.5 万台非晶干式变压器，是非晶产业链下游应用重要企业。龙策非晶电抗器龙策电气由上海龙造电气公司投资兴建，用地 165 亩，是国内领先的电力、电子无源
24、器件制造的高新技术企业，主产品有非晶电抗器、滤波器、制动单元等，设计产能为 40 万台非晶电抗器。4、配套产业 裕茸非晶电气设备裕茸精密机械由上海裕茸精密设备制造有限公司投资建设，主要生产智能非晶剪切线、非晶自动排线机、非晶箔绕机、高低压绕线机、数控横剪机等非晶变压器、电抗器等生产设备。 龙共真空科技龙共真空科技由苏州龙共真空技术科技有限公司投资建设，主要生产真空干燥设备、环氧树脂真空浇注设备、真空注油设备、全自动高低压绕线机等电力设备。（二）发展优势1、产业导向鲜明，发展空间无限。 邳州重点培育“11555”产业集群，非晶科技产业在全市产业体系中有着极其重要的地位，将得到更多的政策支持。2、
25、产业载体坚实，园区功能完善。 邳州经济开发区规划了非晶科技产业园区，规划面积 2.05 平方公里，基础设施完备、功能分区科学，初步达到“九通一平”的标准。3、科技研发引领、创新人才集聚。开发区投入 3.9 亿元建设非晶科技孵化园，园区用地 400 亩，总建筑面积 27 万平方。依托天津大学与河北工业大学非晶材料研究室，开展前端研发工作，推动非晶领域关键材料与核心技术的突破。成立非晶研究院及众创空间，搭建创新平台、集聚科技人才，非晶领域的高端人才云集邳州。 4、功能平台支撑，产业资本加持。成立金融控股公司，通过产业基金、股权投资、融资租赁等方式为落户企业提供全方位支持，推动企业轻资产化，提高核心
26、竞争力。完备的产业发展平台，让落户邳州的非晶企业，成本更低、市场更广、竞争力更强。 5、生产成本下降，核心竞争力增强。网为公司可技术入股下游企业，以成本价提供非晶材料，为产业链注入成本优势。（三）发展思路1、坚持全产业链发展。在重点发展非晶带材这条产业链的同时，突破非晶粉末、非晶块体产业链，建成国内最齐全的非晶科技产业基地。2、坚持产业链招商。围绕产业链重要节点项目进行补链、强链，重点对接非晶变压器、非晶电机、非晶互感器、非晶涂层等项目，完善产业链条。3、坚持大项目招商。一个产业的发展需要龙头企业带动，大项目的落户必将吸引一大批上下游项目的配套，下一步将对接央企、国内 500 强、行业 50
27、强等企业，实现大项目突破。4、构建非晶产业生态招商体系。 形成由管委会、网为液态金属、博灏公司、落户企业参与的生态招商建设。管委会负责形成非晶科技产业园建设规划及招商，对产业链下游落户企业提供相关优惠政策及一键式服务，创造宽松的经营环境。网为液态金属负责针对产业链下游企业需求研发生产各种带材铁芯，并以成本价提供给企业，提高产品价格竞争力，形成坚强的上下游产业链。博灏公司负责对落户企业进行股权投资，并从企业落户之日起全程辅导规范上市。落户企业需具备一定的规模及发展景，接受网为液态金属以技术入股的约定。5、成立非晶科技产业研究院。对接天津大学、河北工业大学，成立邳州非晶科技产业研究院，对非晶材料的
28、制备、加工、使用进行研究，为产业链企业提供源源不断的创新发展动力。6、加快非晶孵化园建设，快速吸引一批企业入驻，形成示范带动效应。园区集聚专业化的配套设施、规范化的管理手段及本地的特色服务为落户企业提供技术研发、成果转化、生产服务等全方位支持，建设全国一流的非晶产业发展平台。7、全力以赴服务好已签约落户非晶企业，形成“以商招商”的良性氛围实践证明，以商招商是最精准精进的招商方式，从网为到龙策，从龙策到上海裕茸、苏州龙共，从博康到影速，从鲁汶到实为，特别是京派联盟大批企业落户官湖，无一不是以商招商的成果。要像呵护自己的眼睛一样呵护企业，全力服务企业，扩大招商成果。8、持续增加产业基金投入，以资金链助推产业链。邳州非晶科技产业十三五发展规划
