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非晶合金行业概况

1. 硅钢和非晶带材

非晶合金是近年来发展起来的一类新型金属材料，具有抑制原子结晶、维持和调控无序结构等优点，被称为“非晶”。

非晶态合金薄带，厚度在0.03毫米左右，使用快速降温技术，可将熔化的合金液以100万摄氏度/秒的速率降温。这种带状结构的物理形态为金属原子在长程无序、非晶态中有序排列。在此基础上，通过超临界制备技术，获得了高导磁、高电阻、低矫顽力的非晶合金。

图表：硅钢及非晶带材性能对比

资料来源：智研瞻产业研究院整理

2. 非晶合金的研究与发展现状

非晶是一种兼具玻璃、金属、固态和液态等多种特性的金属新物质，它是指对物质的“有序”和“熵”进行调控而形成的一种新物质。该方法打破了基于成分与缺陷的金属材料的常规思路，打破了已有的关于有序的原子结构的观念，使其在强度、韧性、弹性等方面得到充分发挥；其耐腐蚀、抗辐射等性能达到历史最高水平，使传统的金属构造材料发生了翻天覆地的变化。

非晶合金行业相关政策梳理

2020年12月，工业和信息化部、国家市场监督管理总局、国家能源局联合发布的《配电变压器能效提升计划（2021-2023年）》要求加快推广应用高效节能变压器，并明确要求禁止不符合标准的变压器并网。“从2021年6月起，新采购的变压器必须是高效节能变压器。到2023年，高效发展节能设计变压器的投运比例将提高至10%以上，且全年实现新增的高效进行节能控制变压器将占总数量的75%以上。开展非晶合金等高效节能变压器的材料创新和技术升级，加强三维线圈铁芯结构等高效节能变压器结构的设计加工技术创新”。

图表：中国非晶合金行业相关政策梳理

资料来源：智研瞻产业研究院整理

非晶合金行业产业链

在非晶态合金产业链中，上游主要是原材料供应商，提供硼、铁、硅等金属原材料。这些原材料经过一系列加工步骤，如切削、成形和热处理，最终形成非晶芯。非晶芯是非晶合金薄带材的主要产品，而非晶铁芯则是非晶配电变压器的核心部件。非晶铁芯因其优秀的性能，被广泛应用于数据中心、配电、新能源发电、轨道交通等行业，为电力系统和能源转换提供高效、稳定的支持。

图表：非晶合金行业产业链

资料来源：智研瞻产业研究院整理

非晶合金行业发展现状

统计数据显示，2018年中国非晶合金行业市场规模61.23亿元，2022年中国非晶合金行业市场规模60.77亿元。2018-2023年中国非晶合金行业市场规模如下：

图表：2018-2023年中国非晶合金行业市场规模

数据来源：智研瞻产业研究院整理

非晶合金的主要应用场景

非晶合金作为一种集结构与功能于一体的新型金属材料，具有广阔的产业化前景。美国、日本、德国等国家企业纷纷开始投入巨额资金，拓展非晶合金的应用研究场景，以推动我国相关技术产业的发展。在这些国家中，诸如美国液态金属企业科技、玻璃金属科技、日本日立金属、德国VAC、中国意昂、泰益科技等公司在非晶合金研究领域的研发技术水平、市场经济竞争力和行业发展规模均达到了一个世界处于领先管理水平。目前，非晶合金主要有四种应用。

高性能结构材料

非晶合金因其高强度（钴基5GPa以上，轻钛2GPa以上）、高韧性（钯基200mpa /m1/2以上）、高弹性变形（2％）、自锐性、耐辐射、耐腐蚀等特点，已被用作新一代穿甲弹、破甲弹战斗部和装甲材料。航天设备在运行过程中，通常我们会面临强辐照、高应变、强腐蚀、高地区温差等极端工作环境，这对提高材料的性能提出了具有极高的要求。而非晶合金由于其独特的结构和优异的综合性能，使得它在这些复杂的环境中表现出较高的稳定性。其表面具有原子水平的平整度，热膨胀系数低，可精确成形。它有望作为聚焦太阳光的镜面材料，实现对月球土壤精制、制氧等原位空间资源的利用。此外，非晶合金因其出色的性能，能够满足大型航天器展开机构严苛的要求，成为航天器弹性展开机构的关键材料。

软磁材料

非晶合金的软磁性能和由非晶合金及其复合材料发展而来的纳米软磁性能在软磁材料中占有重要地位。由于其磁饱和强度高，磁导率高，矫顽力低，饱和磁延伸率降低，易于完成充磁和退磁过程，非晶合金的许多软磁性能远远优于传统的硅钢片材料和晶体磁性材料。基于铁、镍、钴的非晶合金软磁条、软磁丝和软磁粉已广泛应用于变压器、电感和传感器、磁屏蔽材料和射频识别等各个领域。是电力、电子、电子信息等领域不可缺少的基础材料。使用非晶合金作为铁芯的配电变压器，其铁损仅为硅钢片的五分之一到十分之一。据估计，约30％至60％的电网损耗来自变压器。即使更换15％的现有变压器，每年也可以节省90亿千瓦时，减少800万吨二氧化碳排放。非晶合金软磁制造企业技术发展已经具有相当成熟，中国经济已经可以成为继日本之后，世界上第二个具备批量生产非晶合金变压器原材料管理能力的国家。随着技术的不断进步和产业规模的扩大，我国已经形成了千亿级的非晶铁芯高端制造产业集群，市场规模接近千亿元。非晶合金软磁材料因其优异的性能和广泛的应用前景，将被广泛应用于快速发展的电子信息领域，为我国的电子信息产业提供重要的支持和保障。这些领域的各种电子器件通过高频电子技术广泛应用于轻、薄、小、高集成度的开关电源中，这就要求变压器和电感器的软磁铁芯要适合高频应用。具有高饱和磁感应强度、高导磁率、低损耗且易于进行加工的块状非晶合金，可直接通过铸造或机加工成结构比较复杂的微铁芯，进而可以制成变压器或电感器，广泛研究应用于企业各种发展电子或通信网络设备中。然而，非晶带在制备过程中存在的缺陷导致其抗突然短路能力差，以及非晶磁致伸缩引起的噪声和脆性仍然是世界一流的问题。电机是工业生产和社会生活中非常重要的动力设备。其耗电量在各类电气设备中居首位。全球电动机占世界总用电量的50％以上，约占工业用电量的70％。在高频运行条件下，非晶合金电机铁芯能够显著降低电机的损耗，提高电机的效率，提升幅度可达3％-20％。同时，非晶合金电机具有功率密度高、重量轻、体积小、发热量低的优点，有效解决了传统高频器件散热要求导致体积过大的问题。因此，非晶合金电机在电力传动、高速主轴、航空发电机和军事等领域发挥着重要作用，为提升设备的能效和性能提供了重要的技术支持。目前相关产业还没有国际化的发展。在国家自然科学基金重大项目的支持下，中科院物理研究所松山湖材料实验室等研究机构正在进行新一代非晶软磁材料的实验室研究和开发。此外，我们还将与安泰等企业合作开发相关应用技术。

催化材料

非晶合金具有独特的无序发展结构和表面产生不均匀性为其提供了丰富的高活性位点。与晶体材料的单一活性位点相比，非晶合金具有独特的内在催化活性，活化能力强，活性中心密集。通过改变非晶态合金催化剂的组成，采用不同的组分对其电子结构进行调整，可以对催化剂进行广泛的改性，从而获得更理想的催化活性中心,从而改善反应物扩散，影响传统的多相催化剂的表面反应，因此在石油工业、环保等领域得到了广泛的应用。

制造基材

非晶合金是一种重要的制造材料，广泛应用于各种制造领域中。例如，基于非晶合金的柔性齿轮具有结构简单、传动比大、体积小、使用寿命长等优点。即使在空间等恶劣的环境条件下也能正常工作，进砂后不需要添加润滑油。非晶合金因其出色的性能和稳定性，可用于火箭、卫星、飞机、坦克和雷达伺服系统等高端设备中，以及真空密封传动、机械臂连接，及精密测试区域等重要应用中。例如，比亚迪通过改进以铁、铜和锆为基础的非晶态合金的制造工艺，生产用于电池的薄膜电极。

图表：非晶合金的主要应用场景

资料来源：智研瞻产业研究院整理

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