液態金屬行業研究報告
第一節液態金屬材料簡述
1.1液態金屬的定義
液態金屬即非晶材料，是一種長程無序（短程有序）、亞穩態（一定溫度晶化）、一定程度上的物理特性各向同性的金屬材料，具有固態、金屬、玻璃的特性，又稱金屬玻璃，具有高強度、高硬度、塑性、熱傳導和耐磨性等。
圖 1-1 液態金屬具有長程無序結構
1.2 液態金屬的特點
液態金屬兼有玻璃、金屬、固體和液體的特性，是一類全新性的高效能金屬材料，具備很多不同於傳統玻璃材料的獨特的性質。
非晶材料具有高強度、高比強度、高硬度和高彈性形變等優點
liquidmetal在表面光潔度上遠遠高於鎂、鋁、鈦、鋼等金屬。
1) 是迄今為止最強的金屬材料（屈服強度和斷裂韌性最高）和最軟的（屈服強度最低）金屬材料之一；
2) 具有接近陶瓷的硬度，卻又能在一定溫度下能像橡皮泥一樣的柔軟，像液體那樣流動（超塑性），所以它又是最理想的微、奈米加工材料之一；
3) 液態金屬的強度（1900mpa）是不鏽鋼或鈦的兩倍，易塑形堪比塑料，兼具了鋼鐵和塑料的優勢，可以塑性加工。
工藝餘成本優勢
1.3 液態發展歷程
第二節液態金屬的製備方法
（1）甩帶法
當前市場上應用數量最大的液態金屬為條帶式，目前採用該方法每年可生產幾十萬噸液態金屬。此方法是利用快速旋轉的銅輥，將噴敷其上的液態金屬熔體經快速凝固後甩離輥面，形成厚度約幾到幾十微公尺的非晶及微晶帶材，用來生產非晶合金帶材。該法可以獲得105-107k/s的冷卻速率，是替代矽鋼片製作變壓器的fe-基非晶帶材的主要製備方法。
以安泰科技所生產的鐵基非晶合金帶材為例，是將處於熔融狀態的高溫鋼水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，形成非晶帶材。
a 是熔體爐包，b 是澆鑄口，c 是高速旋轉銅棍，d 是收集裝置，e 是自動捲帶裝置。
（2）壓鑄成型法
壓鑄成型為目前液態金屬作為結構件所普遍採用的成型方式之一，具有生產效率高，成形性高等特點。對於結構複雜的結構件尤其有優勢，將傳統的壓鑄技術與液態金屬的材料效能很好的結合在一起，可以更加發揮出液態金屬成型性強的特點。適合於製作電子產品殼體，特別是超薄、小巧、輕便的3c產品。
由於液態金屬對氧含量的敏感性較高，通常會採用真空壓鑄的方式。
以liquidmetal所生產的鈦-鋯非金合金為例，是將熔融的鈦、鋯金屬液體注入由塑料注塑機改裝而成的液態金屬注塑機中，在完全真空（防止氧化）的狀態下迅速注塑、冷卻成型。
（3）熱壓成型法
熱壓成型為近期熱度較高的液態金屬的成型方式。熱壓成型的流程為「原材料」到「熔鑄為具體成分液態金屬材料」再到「模具成型」。該成型的過程需要控制在過冷液相區（玻璃轉變溫度tg 與晶化溫度 tx 之間的溫度範圍）內，使此時具有超塑性的液態金屬在一定壓力的條件下在模具中成型。
該成型方式的特點在於通過設計與工藝的配合，可以採用熱壓方式直接獲得最終的產品，而不需要或者較少的需要後處理的工序。同時由於液態金屬極好的拓印能力，在表面處理方面也節省了大量的成本，同時又可以獲得表面紋理相對複雜的產品。
（4）吸塑成型法
蘋果公司在八月底公布了一系列關於液態金屬的專利，其中幾篇顯示其最近的研發方向包括液態金屬類似吸塑成型的方式上。通過工藝的控制，將液態金屬部分加熱成熔體以一定的速度與模具接觸，使接觸面快速凝固成液態金屬。結合吸塑成型本身的工藝和優勢來看，該加工方式非常適合液態金屬的快速生產，同時有效的降低了壓鑄產品中砂眼和流痕等缺陷，或將成為後續主流的生產方式。
第三節液態金屬的應用與市場
1.非晶合金帶材變壓器市場
鐵基非晶合金具有優良的軟磁效能，高有效磁導率，但電阻率遠比晶態合金高，因此可大大降低變壓器的損耗和重量，提高使用頻率，非晶的軟磁特性已經在變壓器領域得到廣泛應用。採用非晶合金帶材製造的變壓器的空載損耗和空載電流非常低，相比傳統的矽鋼片變壓器其空載損耗下降80%左右，空載電流下降約 85%，是目前節能效果最理想的配電變壓器。
圖1 非晶帶材基非晶變壓器產品
表1 500kva型非晶變壓器與s9矽鋼變壓器效能比較
市場容量分析
圖1非晶變壓器近十年需求量
近十年的總需求量達到168萬台，按照每台6.5萬元的**，則十年非晶合金變壓器合計的市場規模達到一千多億元，其中帶動的非晶帶材總需求量達到130.55萬噸。
2015 年國家電網計畫投資 4202億元建設電網，同比增幅 24%，投資金額創新高。預計每年對非晶帶材需求12 萬噸以上，而國內龍頭安泰科技現有非晶帶材產能為4萬噸，剩餘大部分需求仍需從日立金屬購買，國內非晶帶材目前還處於供不應求的狀態。
2.3c市場
得益於液態金屬的易成型，液態金屬可以一次成型，不需要繁瑣的後處理工序即可得到接近使用狀態的產品，在工業化生產中可以提高生產效率，節省大量的成本。
表面光滑度達到原子級別
液態金屬在消費電子領域的應用前景極為廣泛，其中熱門的有手機、可穿戴智慧型裝置、膝上型電腦等。隨著液態金屬技術的不斷革新，它未來有可能逐漸替代現有的材料，成為繼輕合金、工程塑料之後的消費電子產品第三代新材料。
隨著蘋果在iphone、ipad系列中大規模使用金屬中框和金屬外殼，市場規模快速增長，到2023年合計超過90億美元。根據idc資料，未來幾年受印度、巴西等國市場驅動，預計2023年全球的智慧型手機出貨量將達到16.86億部。
如果按照智慧型手機的金屬外殼滲透率30%測算，2023年僅智慧型手機對金屬部件的需求規模為108億美元，年復合增速將達到14.78%。可見，搭載在這些快速增長的 3c 產品上，液態金屬零配件的前景非常廣闊。
1.1.3 液態金屬的主要應用領域
液態金屬由於具有獨特的結構和特性，自從 1959 年被發現以來一直被廣泛關注，取得了豐厚的研究成果，已經成為當前最活躍的金屬材料領域之一。經過多年的推廣，液態金屬已經廣泛應用在電子產品、航空航天、運動產品、醫療器械和軍事領域中，目前在消費電子方面取得較大應用。
液態金屬是國內少數具備全球領先水平、符合「中國製造 2025」方向的新材料品種，戰略性較強。液態金屬是輕合金的顛覆性新材料，產業化潛力巨大，有望在 3c 領域率先放量（近期在美國發布的 turing 加密手機即將液態金屬作為手機外殼），汽車、醫療、航空航天、軍工、環保裝備等領域也大有可為。
液態金屬：向 3c 產品結構件進軍。液態金屬具有高比強度、高硬度、高耐磨性以及輕薄小巧、光潔度高的獨特優勢，有望成為新一代 3c 產品結構件材料，且近期蘋果與 liquidmetal 的相關合作催化劑不斷。
宜安科技作為 a 股唯一的 3c 液態金屬標的，主業向 3c 領域轉型漸入佳境，業績穩增，且液態金屬有望在明年正式供貨，
優點可以概括為三方面，一是效能優勢，即高強度，高硬度，
具有極強的耐磨性和耐腐蝕性；二是工藝優勢，即容易塑型，可以通過注塑、壓鑄等工藝得到理想的形狀，輕薄小巧、精度較高，而且由於是在完全真空狀態下完成塑型，表面的光潔度非常高；三是成本優勢，即由於表面光潔度好，不需要繁瑣的後加工，節省了工藝成本。
缺點也不能忽視，一是從效能上講，由於其高強度、高硬度，使得其彈性較差，不適合用於需要柔韌性的部件；同時，在長期的高強度負載環境中，液態金屬容易出現裂紋擴充套件，不適合做大型承壓的結構材料。二是從工藝製備上看，複合材料熔點較低，不適合用於高溫環境，比如噴氣式飛機引擎部件等；而且，目前的製備的液態金屬通常較小、較薄，一般的鋯-鈦非晶合金只有 2.5cm 厚度，暫時不適用於大型的結構部件。
當前最易進入的市場是手機、平板電腦以及可穿戴電子裝置的零配件領域。通過業內專家了解，目前液態金屬最容易進入的市場是手機卡槽、平板電腦或超級本的轉軸，以及可穿戴電子裝置的零配件。由於液態金屬具有輕薄小巧、耐磨、抗刻劃的核心優勢，在這些小型配件方面具有較高價效比，對現有的不鏽鋼、塑膠材料形成有力替代，這將為液態金屬製品開啟巨大的需求空間。
重點推薦公司（上市公司）
目前，我國具非晶合金變壓器生產能力的廠商約 50 余家，包括置信電氣、中電電氣、北京科銳、特變電工、山東達馳、順特電氣、江蘇華鵬、特變電工、杭州錢江電器集團、天威保變和西變等均具有了非晶合金變壓器的生產能力。雖然國內具備變壓器生產能力的廠商已具一定數量，但。
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