块体非晶

6、块体非晶的产业路线
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6、块体非晶的产业路线
块体非晶合金产品主要用于民用领域，军工及航空航天 方面的应用很难在量上有所突破，其产业化过程中必须解决 经济性、安全性和可靠性等问题。在目前技术条件下，和传 统金属材料如铝镁合金、不锈钢等相比，块体非晶合金产品 虽然具有性能优势，但其材料成本、制造成本以及后处理成 本均相对较高；非晶合金在宏观上往往变现出脆性断裂，对 于该材料的广泛使用带来了一定限制， 对于承受较大载荷 的结构件的使用存在安全隐患；块体非晶合金属于亚稳态材 料，随时使用时间的推移，其构件性能有所下降，在设计相 关构件时需要考虑材料的特殊性。
5、块体非晶重点企业
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富士康科技 集团
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，1988年在深圳地区投资建厂，此后在中国大陆建立了30 余个 科技工业园区。2007 年开始非晶材料的研发工作，中间曾中断研 究。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。
3C-壳框类
非晶合金由于具有较高的强度与硬度，同时没有晶界的 限制，在表面精细度方面比其他合金更具有优势，更 易达到高光效果，因此在用作3C 产品的外观件上得 到了广泛应用。由于非晶合金具有独特的高强度特性， 易成型等特点，使得非晶合金在被塑造成复杂件时可 以通过简单的成型手段实现，作为结构件有其他材料 望尘莫及的优势，在3C 产品结构件中也有很大的市 场
4、块体非晶的产业链分析
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4、块体非晶的产业链分析
块体非晶产业的产业链大体上包括上游金属原材料产业和成型设备制造业，中 游的块体非晶制造业，以及下游的产品市场组成。上游金属原材料产业可以细 分为Zr、Al、Cu、Ni、Y、Be 等相关纯金属产业，成型设备制造业可以细分 为熔炼设备制造业和块体非晶专用成型设备制造业；根据块体非晶合金的不同 应用下游市场可以细分为消费电子市场、休闲体育用品市场、医疗器械市场、 航空航天市场以及军工市场等等。
6、块体非晶的产业路线
当前，块体非晶产业正处于向市场过渡期阶段，块体非晶 产业首先以消费电子市场为目标市场，实现商品化量产，然后 逐步扩展到休闲体育、医疗器械、军工及航空航天等市场，从 而快速进入市场快速扩张阶段。达成这个目标，需要不同层面 的共同协作：企业层面，块体非晶生产企业要形成清晰的商业 模式，明确市场定位，加大科技创新投入，积极拓展产品应用 市场；行业层面，块体非晶行业协会、学会应尽快制定行业发 展规划、行业产品质量标准的制定，以保证行业有序快速发展； 国家层面，出台相关产业扶持政策，利用政府资金的示范和杠 杆作用，吸引社会资本投入，加快区域性产业技术创新平台的 建立，推动相关产业园区、产学研基地建设，完善产业链。
由于块体非晶合金中的原子是随机密堆排 列,没有晶体结构中存在的通道效应，因而能 够有效地截留住高能粒子。美国宇航局在 2001年发射的起源号宇宙飞船上安装了用 Zr-Al-Cu-Ni块体非晶合金制成的太阳风搜集 器，和其他搜集器一起安装在飞船上，当飞 船在磁气圈(地磁场外)的外部太阳流中漂浮 的时候，撞击在搜集器上的粒子会因其能量 的不同而停留在搜集器的不同深度的位置上， 待将来飞船返回地面后采用酸腐蚀技术一层 层地将捕获的离子释放出来。另外，由于块 体非晶的低摩擦、高强度和增强的抗磨损特 性，其已经被美国宇航局选为下一个火星探 测计划中钻探岩石的钻头保护壳材料。
2、块体非晶合金材料的制备工艺
参考Liquidmetal Technologies、比亚迪、宜安科技等业内公 司所披露的技术资料，总结块体非晶结构件的生产工艺流程 如下：
2、块体非晶合金材料的制备工艺
技术难点
目前，块体非晶结构件加工的技术难点主要集中在高成本和低良率两个方面。首先 是制备过程的高成本问题。杂质元素如O、N、H、C 等可作为凝固过程中异质形核的核 心，引起构件内部的晶化，使构件的性能大幅度下降，因此块体非晶对于原材料的纯 度有着很高的要求，其价格非常昂贵，这是目前制约块体非晶广泛应用的一个瓶颈问 题。除此之外，块体非晶在生产过程中需要很高的真空度，这进一步增加了块体非晶 构件的制造成本。其次是制备过程的低良率问题。和传统铝镁合金相比，块体非晶材 料熔点高，硬度大，室温和高温条件下变形能力差，变形抗力大，在注射模具成型过 程中容易产生流痕、断裂等缺陷，造成块体非晶结构件制备过程中良率较低，进一步 提高其综合制造成本；另一方面，和传统镁铝合金相比，熔融状态下块体非晶的活性 较高，粘度较大，容易和O、N 等杂质反应形成夹杂，引起块体非晶构件的内部晶化和 性能的下降，更为不利的是，这些夹杂在成型过程中集聚在块体非晶构件表面，抛光 时形成表面缺陷，这对外观件的美观是非常不利的，极大的降低了外观件的良率，提 高了产品的综合制造成本。
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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，成立于1984年， 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美国 Liquidmetal Technologies（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 天线和无缝外壳等产品。
1、块体非晶简介
非晶（也称为液态金属）的研发和应用
早在上世纪60 年代就已经开始了，从其发
展历程来看，主要分为两代，第一代为“薄
带”产品，其作为软磁功能材料应用比较广 泛，变压器的铁芯、IC 卡的卡芯都可以找
三
到它的影子。上世纪90年代后，科学家找到
大
了一系列新的金属成分，可以制备成型三维 尺寸较大的液态金属产品。和第一代“薄带” 液态金属不同的是，“块体”的液态金属具
块体非晶专题
BULK AMORPHOUS PROJECT
1、块体非晶简介 2、块体非晶合金材料的制备工艺 3、块体非晶合金的应用 4、块体非晶的产业链分析 5、块体非晶重点企业 6、块体非晶的产业路线 7、块体非晶的市场分析 8、块体非晶的发展状况
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1、块体非晶简介
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2、块体非晶合金材料的制备工艺
直接凝固法 粉末固结成型法
热压成型法
水淬法，铜模铸造法，吸入铸造法， 高压铸造法，单向熔化法等
利用非晶合金特有的在过冷液相区间 的超塑成形能力，将非晶粉末加压固 结成形
热压成型法也叫“超塑性成型法”
2、块体非晶合金材料的制备工艺
压铸成型为目前液态金属结构件生产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。工艺流程与常规的合金压铸并没有大的差别，只是 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。
优 势
有优异的综合力学性能，是一种颠，产业
化潜力巨大，作为结构材料有望在3C 产品、
汽车、医疗、航空航天等领域广泛应用。
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性能 工艺 成本
1、块体非晶简介
非晶合金兼有玻璃、金属、固体和液体的特性，是一类全新性的高性能 金属材料。它具备很多不同于传统玻璃材料的独特的性质，并持有金属 材料的很多最高纪录。比如：非晶合金是迄今为止最强的金属材料和 最软的金属材料之一；非晶合金是迄今为止发现的最强的穿甲材料， 最容易加工成型的金属材料，最耐蚀的金属材料，将它浸在强酸、 强碱性液体中，仍能完好无损.非晶合金的强度是不锈钢或钛的 两倍，易塑形堪比塑料，兼具了钢铁和塑料的优势，随着制备 工艺的改善和成本降低，非晶合金材料的用途将进一步明朗化。
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，与本领域内代表 全球最高研究水平的中科院金属研究所深度绑定，建立了战略合作 伙伴关系，成立了联合实验室。经过持续不断的投入和努力，宜安 公司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，成为行业内极少数在 消费电子领域实现商用的供应商之一。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态金属外观件 的公司，受到业内外强烈关注。
3C-卡托转轴类
得益于良好的流动性，非晶合金可以一次成型，不需要 繁琐的后处理工序即可得到接近使用状态的产品，这 一点在工业化生产中可以提供生产效率，节省大量的
成本。
3、块体非晶合金的应用
Zr基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，优异的固有低频振动阻尼，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。
液态金属棒球
液态金属网球球拍
3、块体非晶合金的应用
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、块体非晶合金的应用
起源号空间探测器
起源号上用于采集太阳风 粒子的硅化玻璃盘
2、块体非晶合金材料的制备工艺
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2、块体非晶合金材料的制备工艺
在早期，非晶材料的制备，首先采用快 速凝固法制备非晶粉末，然后用粉末冶金 方法将粉末压制或粘结成型。90 年代初 发现了具有极低临界冷却速率的合金系列， 可以直接从液相获得块体非晶固体。目前， 块体非晶合金的制备方法基本可以划分为 直接凝固法、粉末固结成型法和热压成型 法。
块体非晶结构件的加工虽然存在着各种难点，但是可喜的是，越来越多的国家 都开始致力于块体非晶合金的研究和开发应用工作，一些大的跨国公司如苹果等介入 非晶合金的应用开发，相信一段时间后，困扰非晶合金结构件制备的这些技术难点都 会逐步得到解决。
3、块体非晶合金的应用
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3、块体非晶合金的应用
上游的金属原料产业和熔炼设备制造产业经过多年的发展，已非常完善，但是 块体非晶专用成型设备制造产业还处于起步阶段，目前还仅仅是块体非晶生产 企业独立开发或者联合设备制造企业合作开发，技术和市场尚不成熟，需要相 关产业政策加以扶持，以加速该产业的发展，完善块体非晶产业的产业链。下 游块体非晶产品的应用市场潜力巨大，市场容量很大，但是液态金属产品的规 模化应用，还有很长的路要走，需要块体非晶生产企业和下游应用市场的共同 推广。
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5、块体非晶重点企业
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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，包括稀土基、锆基、铜锆基，镁基等。目前， 该公司液态金属专利涉及成分、性能检测、焊接、增塑、成型设备、 表面处理以及产品设计等方面，公开的专利在70 件左右。2010 年 10 月，比亚迪启动了非晶材料的产业化项目，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。
从整体来看，块体非晶产业链的完善关键在于上游和下游之间的对接，而作为 中间环节，起对接作用的块体非晶的生产却是整个产业链的薄弱环节，因此必 须通过不同层面的共同努力，推进块体非晶企业的发展，加强其自主创新力， 强化产业链的中间环节，使块体非晶产业链上游和下游完美对接，打通并完善
整个产业链。
5、块体非晶重点企业