液态金属

液态金属行业研究报告

第一节液态金属材料简述

1.1液态金属的定义

液态金属即非晶材料，是一种长程无序（短程有序）、亚稳态（一定温度晶化）、一定程度上的物理特性各向同性的金属材料，具有固态、金属、玻璃的特性，又称金属玻璃，具有高强度、高硬度、塑性、热传导和耐磨性等。

液态金属具有长程无序结构1-1 图

液态金属的特点1.2

液态金属兼有玻璃、金属、固体和液体的特性，是一类全新性的高性能金属材料，具备很多不同于传统玻璃材料的独特的性质。

非晶材料具有高强度、高比强度、高硬度和高弹性形变等优点

Liquidmetal在表面光洁度上远远高于镁、铝、钛、钢等金属。

1)是迄今为止最强的金属材料（屈服强度和断裂韧性最高）和最软的（屈服强度最低）金属材料之一；

2) 具有接近陶瓷的硬度，却又能在一定温度下能像橡皮泥一样的柔软，像液体那样流动（超塑性），所以它又是最理想的微、纳米加工材料之一；

3) 液态金属的强度（1900Mpa）是不锈钢或钛的两倍，易塑形堪比塑料，兼具了钢铁和塑料的优势，可以塑性加工。

工艺余成本优势

1.3 液态发展历程

液态金属的制备方法第二节．

（1）甩带法

当前市场上应用数量最大的液态金属为条带式，目前采用该方法每年可生产几十万吨液态金属。此方法是利用快速旋转的铜辊，将喷敷其上的液态金属熔体经快速凝固后甩离辊面，形成厚度约几到几十微米的非晶及微晶带材，用来生产非晶合金带材。该法可以获得57K/s

的冷却速率，是替代硅钢片制作变压器的Fe-10基非晶带材-10的主要制备方法。

以安泰科技所生产的铁基非晶合金带材为例，是将处于熔融状态的高温钢水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，形成非晶带材。

A 是熔体炉包，

B 是浇铸口，

C 是高速旋转铜棍，

D 是收集装置，

E 是自动卷带装置。

（2）压铸成型法

压铸成型为目前液态金属作为结构件所普遍采用的成型方式之一，具有生产效率高，成形性高等特点。对于结构复杂的结构件尤其有优势，将传统的压铸技术与液态金属的材料性能很好的结合在一起，可以更加发挥出液态金属成型性强的特点。适合于制作电子产品壳体，特别是超薄、小巧、轻便的3C产品。由于液态金属对氧含量的敏感性较高，通常会采用真空压铸的方式。

以Liquidmetal所生产的钛-锆非金合金为例，是将熔融的钛、锆金属液体注入由塑料注塑机改装而成的液态金属注塑机中，在完全真空（防止氧化）的状态下迅速注塑、冷却成

型。．

（3）热压成型法

热压成型为近期热度较高的液态金属的成型方式。热压成型的流程为“原材料”到“熔铸为具体成分液态金属材料”再到“模具成型”。该成型的过程需要控制在过冷液相区（玻璃转变温度Tg 与晶化温度Tx 之间的温度范围）内，使此时具有超塑性的液态金属在一定压力的条件下在模具中成型。

该成型方式的特点在于通过设计与工艺的配合，可以采用热压方式直接获得最终的产品，而不需要或者较少的需要后处理的工序。同时由于液态金属极好的拓印能力，在表面处理方面也节省了大量的成本，同时又可以获得表面纹理相对复杂的产品。

（4）吸塑成型法

苹果公司在八月底公布了一系列关于液态金属的专利，其中几篇显示其最近的研发方向包括液态金属类似吸塑成型的方式上。通过工使将液态金属部分加热成熔体以一定的速度与模具接触，艺的控制，接触面快速凝固成液态金属。结合吸塑成型本身的工艺和优势来看，该加工方式非常适合液态金属的快速生产，同时有效的降低了压铸产品中砂眼和流痕等缺陷，或将成为后续主流的生产方式。

第三节液态金属的应用与市场

1.非晶合金带材变压器市场

铁基非晶合金具有优良的软磁性能，高有效磁导率，但电阻率远比晶态合金高，因此可大大降低变压器的损耗和重量，提高使用频率，非晶的软磁特性已经在变压器领域得到广泛应用。采用非晶合金带材制造的变压器的空载损耗和空载电流非常低，相比传统的硅钢片变压器其空载损耗下降80%左右，空载电流下降约85%，是目前节能效果最理想的配电变压器。

图1 非晶带材基非晶变压器产品

硅钢变压器性能比较S9型非晶变压器与1 500kva表．

空载损耗负载损耗年运行损年节约能初始投资20年节约产品种类电费/元/kwh /元/w /w 耗/kwh 耗

64728 70200 13011 3891 非晶8091 190

--

54000

5100

21103

硅钢S9

--

960

市场容量分析

图1非晶变压器近十年需求量

近十年的总需求量达到168万台，按照每台6.5万元的价格，则十年非晶合金变压器合计的市场规模达到一千多亿元，其中带动的非晶带材总需求量达到130.55万吨。

2015 年国家电网计划投资4202亿元建设电网，同比增幅24%，万吨以上，而国内龙12 投资金额创新高。预计每年对非晶带材需求．头安泰科技现有非晶带材产能为4万吨，剩余大部分需求仍需从日立金属购买，国内非晶带材目前还处于供不应求的状态。

2.3C市场

得益于液态金属的易成型，液态金属可以一次成型，不需要繁琐的后处理工序即可得到接近使用状态的产品，在工业化生产中可以提高生产效率，节省大量的成本。

优异的高强高屈服强度、低熔点、超强均一非晶化性能优势

度重量比高硬度塑形能力

质感好，表面光滑，易塑易成型，不易破碎质量轻应用特点耐磨损，抗腐蚀性加工

表面光滑度达到原子级别液态金属在消费电子领域的应用前景极为广泛，其中热门的有手机、可穿戴智能设备、笔记本电脑等。随着液态金属技术的不断革新，它工程塑料之后的消未来有可能逐渐替代现有的材料，成为继轻合金、费电子产品第三代新材

料。．

2014年（亿台）2013年（亿台）（亿台）2012 3C设备年