非晶培訓資料

1、 非晶資料一、非晶合金產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢（一）、非晶合金材料概述 1、概念 在日常生活中人們接觸的材料一般有兩種：一種是晶態(tài)材料，另一種是非晶態(tài)材料。所謂晶態(tài)材料，是指材料內部的原子排列遵循一定的規(guī)律。反之，內部原子排列處于無規(guī)則狀態(tài)，則為非晶態(tài)材料，一般的金屬，其內部原子排列有序，都屬于晶態(tài)材料?？茖W家發(fā)現(xiàn)，金屬在熔化后，內部原子處于活躍狀態(tài)。一但金屬開始冷卻，原子就會隨著溫度的下降，而慢慢地按照一定的晶態(tài)規(guī)律有序地排列起來，形成晶體。如果冷卻過程很快，原子還來不及重新排列就被凝固住了，由此就產生了非晶態(tài)合金。制備非晶態(tài)材料就是采用超急冷技術得到的，是冶金材料學的第三次革命，被稱為21世

2、紀的“雙綠色”材料。 2、材料分類： 3、特點： 4、產業(yè)鏈（二）非晶帶材產業(yè)發(fā)展分析1、上游帶材 （1）原料（2）制備工藝 制備非晶帶材采用的是一種快速凝固的工藝。將處于熔融狀態(tài)的高溫鋼水（鐵、硅、硼、鎳、鈷、鈮等）噴射到高速旋轉的冷卻輥上。鋼水以每秒百萬度的速度迅速冷卻，僅用千分之一秒的時間就將1300的鋼水降到200以下，形成厚度為25微米的非晶帶材。（3）價格 原材料成本： 鐵 3200元/噸左右 硅 14500元/噸左右 硼 21500元/噸左右 根據(jù)鐵硅硼配比，每噸非晶帶材原材料價格約7000元， 加上原材料之外的制造成本（電、水、人工等），總成本在13000元/噸左右，目前市場銷

3、售價為17000-19000元/噸（4）用途 制作成非晶鐵芯，廣泛應用于電力變壓器、電機、電抗器、大功率開關電源替代傳統(tǒng)硅鋼鐵芯，目前最主要應用在非晶變壓器鐵芯制造上（5） 非晶帶材分類及應用鐵基非晶合金鐵基非晶合金：主要元素是鐵、硅、硼等。它們的特點是磁性強（飽和磁感應強度可達1.4T1.7T）、磁導率、激磁電流和鐵損等軟磁性能優(yōu)于硅鋼片，價格便宜，最適合替代硅鋼片，特別是鐵損低（為取向硅鋼片的1/31/5），代替硅鋼做配電變壓器可降低鐵損60%70%。鐵基非晶合金的帶材厚度為0.025毫米左右，廣泛應用于中低頻變壓器的鐵芯，例如配電變壓器、中頻變壓器、大功率電感、電抗器等。 鐵鎳基非晶合金

4、鐵鎳基非晶合金：主要由鐵、鎳、硅、等組成，它們的磁性比較弱（飽和磁感應強度大約為1T以下），價格較貴，但磁導率比較高，可以代替硅鋼片或者坡莫合金，用作高要求的中低頻變壓器鐵芯，例如漏電開關 鈷基非晶合金鈷基非晶合金：由鈷和硅、硼等組成，有時為了獲得某些特殊的性能還添加其它元素，由于含鈷，它們價格很貴，磁性較弱（飽和磁感應強度一般在1T以下），但磁導率極高，一般用在要求嚴格的軍工電源中的變壓器、電感等，替代坡莫合金和鐵氧體。 （6） 非晶帶材的發(fā)展歷程1960年，美國加利福尼亞大學研究人員首先發(fā)現(xiàn)非晶合金材料，1974年美國信聯(lián)公司開始研制鐵基非晶合金，并與1989年首次商業(yè)化批量生產非晶鐵芯。

5、1995年，安泰科技開始非晶帶材技術研發(fā)，由于非晶材料長期以來比硅鋼貴，而中國政府對節(jié)能技術一直沒有政策支持，非晶材料在節(jié)能變壓器應用方面一直沒有大面積推廣，安泰科技非晶帶材1000噸生產線主要用于電子產品方面，但自2005年以來，隨著政府對能源問題的重視及硅鋼的大幅度漲價導致非晶變壓器在價格上更具比價優(yōu)勢，非晶帶材的需求量大幅上升，安泰科技現(xiàn)在非晶帶材產能4萬噸。2003年日本日立金屬購買美國信聯(lián)50%的股權后進入非晶合金這一領域。2010年底日立金屬把非晶產能從原來的約5萬噸擴展到了10萬噸，這使日立金屬在這個領域處于絕對壟斷的地位。 2014年2月，由青島黎明云路新能源科技有限公司設計和

6、籌建的非晶帶材萬噸級生產線一期工程完成熱試。成功卷出第一批帶材，年產量8000噸，產值達1.4億元。成為世界上第三家具備萬噸級非晶帶材生產能力的企業(yè)之一。2014年10月26日，上海網為電氣與邳州市政府簽署了年產15萬噸鐵基非晶帶材生產協(xié)議，建成后將成為產能最大的廠家。（8）2015年國內市場需求量2015年國網招標22萬臺非晶變壓器，加上其他應用市場3萬臺，變壓器領域需要帶材13萬噸左右。（9）十三五發(fā)展預測根據(jù)國家電網對配電變壓器采購規(guī)定，新增配電變壓器非晶變壓器比例不低于50%的要求 ，2020年變壓器行業(yè)非晶帶材需求量約30萬噸，產值約60億元。2、中游鐵芯（1）概念非晶合金鐵芯就是利

7、用非晶帶材根據(jù)下游應用產品的需要加工成不同類型的鐵芯。2）應用范圍：根據(jù)加工成的鐵芯類別，主要應用于制造變壓器、電機、大型電抗器、大型互感器等電力、電子產品鐵芯。目前非晶帶材的最大用途就是加工成非晶合金鐵芯用于變壓器上。（3） 主要生產廠商（4） 價格非晶合金鐵芯目前市場價每噸在2-2.1萬元，未來非晶科技產業(yè)整合化程度更高，單純的非晶鐵芯生產廠家利潤會逐漸大幅降低。但由于東南亞、非洲等市場的需求量增加，未來非晶合金鐵芯的產能將大幅提高。 3、下游應用之非晶變壓器（1） 非晶變壓器的概念：使用非晶鐵芯替代傳統(tǒng)硅鋼鐵芯的變壓器。（2） 非晶變壓器的優(yōu)點節(jié)能環(huán)保： 非晶材料是優(yōu)異的導磁材料，比較硅

8、鋼材料鐵芯損耗大大降低，空載損耗降低80%，節(jié)能效果非常顯著，可節(jié)省電廠的發(fā)電量，減少發(fā)電燃料的消耗，進而減少對大氣環(huán)境的污染。性能穩(wěn)定 由于損耗低，發(fā)熱少，溫升低，運轉性能非常穩(wěn)定，抗短路能力強、可減少諧波對電網的影響，改善供電質量。 使用成本低 節(jié)能效果顯著，使用成本降低，減少用電量，節(jié)約電費，一臺非晶變壓器3年內節(jié)約的電費可抵扣購置時多出同規(guī)格硅鋼變壓器的成本。（4）非晶變壓器主要生產廠商全國約300家企業(yè)生產非晶變壓器， 2015年國網公司對非晶變壓器進行了四次招標，其中江蘇、河南、浙江、山東分別有15家、17家、17家、24家企業(yè)入圍中標。6）2015年非晶變壓器的產量及產值： 總產

9、量25萬臺左右，產值約100億元。（7）十三五發(fā)展預測： 到2020年，全國配電變壓器新增120萬臺，其中不少于50%是非晶變，也就是說2020年新增60萬臺非晶變壓器，產值約300億元。4、下游應用之非晶電機(1). 電機概念： 電機是一種利用“電”和“磁”的相互作用實現(xiàn)能量轉換和傳遞的電磁機械裝置。相較傳統(tǒng)電機，非晶電機是指用非晶定子鐵芯替代傳統(tǒng)硅鋼片定子鐵芯制作的電機。（2）非晶電機優(yōu)點： 高節(jié)能性傳統(tǒng)電動機的效率最高不會超過80%，而非晶電機的最低效率則很容易達到90%以上，大大提高了電機的效率。 運轉速度高 非晶電機的調速范圍3000-24000r/min，最高能達到50000r/m

10、in。而普通電機最高速度一般限制在15000-20000r/min。 耐高溫 相較傳統(tǒng)電機，非晶電機能適應在在高溫狀態(tài)下工作，這點是普通電機無法比擬的，特別在新能源汽車應用領域，非晶電機有著獨特優(yōu)勢。 湘電萊特的實驗測試中，將非晶電機在環(huán)境溫度135攝氏度下面連續(xù)運行了兩千小時的實驗，結果是安全可靠，電機的各項性能，顯示都非常良好。（4） 主要生產廠商 國際上非晶電機實現(xiàn)商業(yè)化量產的僅美國GE、美國萊特、日本日立。國內從事非晶電機生產研發(fā)的單位較少,僅有湖南湘電萊特電氣有限公司、深圳華任興科技有限公司、安泰科技。 湘電萊特電氣有限公司 2011年，湘電集團與美國萊特工程技術公司共同投資成立的湘

11、電萊特電氣有限公司，引進具有國際競爭優(yōu)勢的、先進的非晶電機制造技術。成功實現(xiàn)非晶高效節(jié)能電機的批量生產，成功銷售1000臺非晶電機到歐美市場。2015年產量5000臺，產值約3億元。 目前湘電可提供5kW至250kW范圍的系列化驅動電機系統(tǒng)，這種電機的應用非常廣泛，已經拓展到電動汽車、軍用艦船及工業(yè)領域。 深圳華任興科技有限公司 2011年9月，經過多年努力，深圳華任興科技有限公司以新型非晶合金材料為核心電機設計理念，成功制造出高性能夸父、盤古系列非晶超級電機。其效率達到92%-98%，而電機體積和重量卻大大減少。該電機系統(tǒng)具有高控制精度，高轉矩密度，良好的轉矩平穩(wěn)性以及低噪聲的特點。也就是說

12、同樣的電動汽車，如果使用非晶電機可以增加其行駛里程30%以上，而同樣的行駛里程設計系，電池可以節(jié)約30%的費用。 十三五發(fā)展預測全球范圍內電機的用電量占世界總用電量的 50% 以上,占工業(yè)用電量的 70%左右; 在我國電機的用電量約占總用電量的 60%, 而且目前我國電機的效率普遍比發(fā)達國家低很多,電機的效率還有很大的提升空間。設法提高電機的效率可以在很大程度上節(jié)約能源, 減少溫室氣體的排放。以我國2014年發(fā)電量54638億千瓦時計算，其中近60%電力都要通過電機轉換為機械能應用于生產生活中。目前傳統(tǒng)電機的效率平均為70%。即有30%約16390億千瓦時的電力在轉化過程中損失，而2014年三

13、峽發(fā)電站的年發(fā)電量為988億千瓦時，相當于損失將近16個三峽電站全年的發(fā)電量。如果全國10%的電機應用非晶高效電機，可以節(jié)約1639億千瓦時發(fā)電量，相當于1.6個三峽水電站。 由此可見，非晶電機的研發(fā)、推廣、應用迫在眉睫，未來發(fā)展前景廣闊，據(jù)非晶材料產業(yè)聯(lián)盟預測，十三五期間我國非晶電機產量約30萬臺，產值約300億。 5、 下游應用之非晶電抗器（三）納米晶概述1、概念非晶態(tài)合金經過適當退火，形成具有納米級微晶態(tài)顆粒和非晶混和組成的材料被稱為納米晶材料。制備非晶合金的生產工藝技術都可以借用來生產制造納米晶合金材料。 （4）使用范圍不同 非晶帶材主要用于電力系統(tǒng)，如：變壓器，電抗器，電機等；納米晶

14、帶材主要用于電子系統(tǒng)(弱電)，如：傳感器，小型互感器等。4、 產業(yè)現(xiàn)狀及代表企業(yè) 2008年至2015年，全國先后投建納米晶企業(yè)近370家。2015年能夠正常生產的納米晶企業(yè)不到170家。正常生產的企業(yè)納米晶設備單機擁有量420臺套左右，理論年產各類窄帶納米晶8萬噸，2015年實際納米晶帶材產量在6.6萬噸左右。（價格） 代表性的生產企業(yè)： 安泰科技股份有限公司、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、江蘇奧瑪?shù)滦虏牧峡萍加邢薰?。?） 非晶粉末1、概念 用特殊工藝生產出的非晶粉末，為非晶成型材料中的一種，是磁粉材料重要發(fā)展方向。2、制備方法（1）非晶帶材破碎法 借助機械力將非

15、晶條帶破碎成所需要粒徑的粉末。3、應用非晶涂層典型應用鉆具耐磨帶與主流鉆桿耐磨帶材料應用效果比較，標準鉆桿鉆井進尺約7000米后，外觀形貌及實測數(shù)據(jù)比較如下圖非晶涂層應用注水泵柱塞和高壓球閥修復在注水泵上，傳統(tǒng)晶體結構的金屬材料柱塞使用壽命為20天到45天，而使用非晶結構合金材料的柱塞使用壽命在180天以上。非晶涂層應用葉輪修復非晶涂層應用CFB水冷壁防護 非晶涂層應用船舶防腐非晶涂層應用 水電站轉輪室抗氣蝕 非晶涂層應用展望我國的再制造雖然起步較晚，但進展很快，通過從國外引進、國內自主研發(fā)，等離子噴涂、電弧噴涂、激光熔覆等表面工程技術得到快速發(fā)展，技術工藝和解決方案也逐漸成熟，以鐵基非晶態(tài)合

16、金材料為代表的非晶涂層材料也逐步得到再制造業(yè)的認同，近幾年的實際應用充分證明，其卓越的防腐、抗磨減磨性能可以應對復雜工況環(huán)境下裝（設）備的腐蝕、磨損問題。相信非晶材料的應用一定能對資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的兩型社會建設發(fā)揮巨大作用。4、非晶粉末（噴涂）代表性企業(yè)及市場容量美國的 Liquid metal Coatings Limited（液態(tài)金屬公司）公司是世界領先的非晶涂層應用領導者，為金屬腐蝕和磨損提供最佳的解決方案，廣泛應用于石油，發(fā)電站，紙漿和造紙，采礦等領域。液態(tài)金屬中國子公司：天津科盾。國內主要廠商為天津科盾（美國液態(tài)金屬子公司），公司副總經理蘭秋江先生已來過邳州考察。霧化非晶粉目前

17、市場售價2000元公斤左右，國內的市場容量每年在15-20億元。（5） 非晶塊體1、非晶塊體概述塊體非晶為厚度超過一毫米以上的非晶材料統(tǒng)稱。 具有高屈服強度、高硬度、優(yōu)異的強度重量比、高的彈性極限、抗腐蝕高耐磨，替代傳統(tǒng)金屬材料。主要廠商有：比亞迪、宜安科技、富士康。目前非晶塊體最主要的應用為3C產品結構件，國內年產值在16億元左右。2、 塊體非晶合金的應用塊體非晶合金不僅具有高的抗拉強度、好的延展性、高的彈性能、高的沖擊斷裂性能和高的抗腐蝕性，且有非常好的能量傳遞特性，高的耐腐蝕性。因此，鋯基塊體非晶合金在高爾夫、滑雪、棒球、滑冰、網球拍、自行車和潛水裝置等許多體育項目中得到應用，日本和美國

18、開發(fā)的這類產品已經商業(yè)化。塊體非晶合金另一個重要的特性是高度的生物兼容性和不會引起過敏，這在醫(yī)學上用于修復移植和制造外科手術器件是非常有用的，目前在醫(yī)學方面應用的案例有外科手術的手術刀，人造骨頭，人造牙齒等等。3、塊體非晶重點企業(yè)比亞迪股份有限公司是國內較早進行非晶合金研發(fā)的企業(yè)，2007 年公司成立課題組，對非晶材料展開基礎研發(fā)工作，開發(fā)了一系列性能優(yōu)異且具有自主知識產權的合金成分，經過幾年的發(fā)展，在塊體非晶材料產業(yè)化方面，走在國內企業(yè)的前列，具備一定產能。該公司所開發(fā)液態(tài)金屬產品多為3C 類產品，包括手機外觀件、內構件、卡槽類以及轉軸類等等。東莞宜安科技股份有限公司自2010 年起致力于液

19、態(tài)金屬材料研究及產業(yè)化，已掌握液態(tài)金屬成分、成型設備、成型工藝三大核心技術，具備批量生產液態(tài)金屬結構件和外觀件的條件，2015 年在美國拉斯維加斯召開的國際消費電子產品展（簡稱CES）上，宜安科技展示了一部特別的手機：世界上第一臺使用液態(tài)金屬框的iphone 6plus 手機，使宜安公司成為世界上第一個能夠批量制備該尺寸液態(tài)金屬外觀件的公司。富士康科技集團是臺灣鴻海精密集團在大陸投資興辦的高新科技企業(yè)，2007 年開始非晶材料的研發(fā)工作，目前該公司液態(tài)金屬產品主要應用在3C 領域，限于產能，僅能小批量供貨。液態(tài)金屬科技公司是美國加州一家主營非晶態(tài)合金產品的上市公司，是全球最早實現(xiàn)塊體非晶合金產

20、業(yè)化，同時也是技術力量最強的公司。該公司生產的非晶態(tài)合金產品，其功效涉及全球各個行業(yè)領域，大到航母甲板，小到手表機芯，都能夠見到這家公司的產品。2010 年8月5 日，美國蘋果公司正式對外公布買斷了液態(tài)金屬科技公司旗下的非晶態(tài)合金產品在消費性電子產品這個領域之中的永久、全球使用權，重點制造iPhone 天線和無縫外殼等產品。非晶絲材是用特殊工藝生產出的極細非晶合金，是非晶成型材料中的一種。（6） 非晶絲材目前應用以軟磁特性為主，利用其優(yōu)異的巨磁抗阻、磁致伸縮等效應用在防偽標簽、傳感器上。非晶絲材的生產工藝非晶絲材雖然在上世紀八十年代就已經問世，但由于制備工藝復雜，影響因素眾多且難以控制，其制備

21、技術并不成熟。20世紀90年代末 安泰科技股份有限公司開始涉足非晶合金絲材領域。目前，正在進行產業(yè)化技術開發(fā)以及在防偽、汽車安全系統(tǒng)的應用方面開展研發(fā)工作。 非晶絲材的應用領域2、 邳州非晶合金發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展優(yōu)勢及下一 步發(fā)展思路（一）發(fā)展現(xiàn)狀 2014年，上海網為電氣有限公司的落戶，帶動了上下游項目的相繼落戶，初步形成了非晶帶材產業(yè)鏈。1、 上游材料 網為液態(tài)金屬非晶材料 網為非晶帶材由網為液態(tài)金屬（邳州）有限公司投資建設，利用網為機電公司三號車間，建設一條年產5000噸的鐵基非晶帶材生產線，目前正在生產磨合，產量及質量日趨穩(wěn)定。二期設計產能15萬噸非晶帶材、10萬噸非晶球磨粉。非晶納米晶

22、知行非晶科技（邳州）有限公司成立于2016年，注冊總資產2500萬元人民幣，是一家集新能源、新材料、節(jié)能環(huán)保于一身的民營企業(yè)。主要從事非晶、納米晶軟磁材料及相關元器件產品的研發(fā)、生產、銷售，其中超微晶剪切帶技術及設備處于行業(yè)領先水平。設計產能為年產600噸非晶納米晶帶材。2、中游鐵芯 網為機電非晶鐵芯網為機電目前擁有10條非晶帶材剪切線，利用自產帶材進行變壓器鐵芯加工，年加能可達2萬噸，一部分用于自身生產非晶合金變壓器，一部分外銷。 安盛非晶鐵芯加工 安盛非晶由北京安盛非晶科技有限公司投資，主要是對非晶帶材、納米晶非晶帶材進行剪切加工，年產1500萬只非晶互感器鐵芯。3、 下游應用 網為機電非

23、晶變壓器 網為機電非晶變壓器項目，用地100畝，主要生產非晶合金鐵芯、非晶油浸式、干式變壓器，設計產能年產2萬臺非晶油浸式變壓器、0.5萬臺非晶干式變壓器，是非晶產業(yè)鏈下游應用重要企業(yè)。龍策非晶電抗器 龍策電氣由上海龍造電氣公司投資興建，用地165畝，是國內領先的電力、電子無源器件制造的高新技術企業(yè)，主產品有非晶電抗器、濾波器、制動單元等，設計產能為40萬臺非晶電抗器。4、配套產業(yè) 裕茸非晶電氣設備裕茸精密機械由上海裕茸精密設備制造有限公司投資建設，主要生產智能非晶剪切線、非晶自動排線機、非晶箔繞機、高低壓繞線機、數(shù)控橫剪機等非晶變壓器、電抗器等生產設備。 龍共真空科技龍共真空科技由蘇州龍共真

24、空技術科技有限公司投資建設，主要生產真空干燥設備、環(huán)氧樹脂真空澆注設備、真空注油設備、全自動高低壓繞線機等電力設備。（二）發(fā)展優(yōu)勢1、產業(yè)導向鮮明，發(fā)展空間無限。 邳州重點培育“11555”產業(yè)集群，非晶科技產業(yè)在全市產業(yè)體系中有著極其重要的地位，將得到更多的政策支持。2、產業(yè)載體堅實，園區(qū)功能完善。 邳州經濟開發(fā)區(qū)規(guī)劃了非晶科技產業(yè)園區(qū)，規(guī)劃面積2.05平方公里，基礎設施完備、功能分區(qū)科學，初步達到“九通一平”的標準。 3、科技研發(fā)引領、創(chuàng)新人才集聚。開發(fā)區(qū)投入3.9億元建設非晶科技孵化園，園區(qū)用地400畝，總建筑面積27萬平方。依托天津大學與河北工業(yè)大學非晶材料研究室，開展前端研發(fā)工作，推動非晶領域關鍵材料與核心技術的突破。成立非晶研究院及眾創(chuàng)空間，搭建創(chuàng)新平臺、集聚科技人才，非晶領域的高端人才云集邳州。 4、功能平臺支撐，產業(yè)資本加持。成立金融控股公司，通過產業(yè)基金、股權投資、融資租賃等方式為落戶企業(yè)提供全方位支持，推動企業(yè)輕資產化，提高核心競爭力。完備的產業(yè)發(fā)展平臺，讓落戶邳州的非晶企業(yè)，成本更低、市場更廣、競爭力更強。 5、生產成本下降，核心競爭力增強。網為公司可技術入股下游企業(yè)，以成本價提供非晶材料，為產業(yè)鏈注入成本優(yōu)勢。（三）