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非晶资料一、非晶合金产业发展现状及发展趋势（一）、非晶合金材料概述 1、概念 在日常生活中人们接触的材料一般有两种：一种是晶态材料，另一种是非晶态材料。所谓晶态材料，是指材料内部的原子排列遵循一定的规律。反之，内部原子排列处于无规则状态，则为非晶态材料，一般的金属，其内部原子排列有序，都属于晶态材料。科学家发现，金属在熔化后，内部原子处于活跃状态。一但金属开始冷却，原子就会随着温度的下降，而慢慢地按照一定的晶态规律有序地排列起来，形成晶体。如果冷却过程很快，原子还来不及重新排列就被凝固住了，由此就产生了非晶态合金。制备非晶态材料就是采用超急冷技术得到的，是冶金材料学的第三次革命，被称为21世纪的“双绿色”材料。 2、材料分类： 3、特点： 4、产业链（二）非晶带材产业发展分析1、上游带材 （1）原料（2）制备工艺 制备非晶带材采用的是一种快速凝固的工艺。将处于熔融状态的高温钢水（铁、硅、硼、镍、钴、铌等）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，形成厚度为25微米的非晶带材。（3）价格 原材料成本： 铁 3200元/吨左右 硅 14500元/吨左右 硼 21500元/吨左右 根据铁硅硼配比，每吨非晶带材原材料价格约7000元， 加上原材料之外的制造成本（电、水、人工等），总成本在13000元/吨左右，目前市场销售价为17000-19000元/吨（4）用途 制作成非晶铁芯，广泛应用于电力变压器、电机、电抗器、大功率开关电源替代传统硅钢铁芯，目前最主要应用在非晶变压器铁芯制造上（5） 非晶带材分类及应用铁基非晶合金铁基非晶合金：主要元素是铁、硅、硼等。它们的特点是磁性强（饱和磁感应强度可达1.4T1.7T）、磁导率、激磁电流和铁损等软磁性能优于硅钢片，价格便宜，最适合替代硅钢片，特别是铁损低（为取向硅钢片的1/31/5），代替硅钢做配电变压器可降低铁损60%70%。铁基非晶合金的带材厚度为0.025毫米左右，广泛应用于中低频变压器的铁芯，例如配电变压器、中频变压器、大功率电感、电抗器等。 铁镍基非晶合金铁镍基非晶合金：主要由铁、镍、硅、等组成，它们的磁性比较弱（饱和磁感应强度大约为1T以下），价格较贵，但磁导率比较高，可以代替硅钢片或者坡莫合金，用作高要求的中低频变压器铁芯，例如漏电开关 钴基非晶合金钴基非晶合金：由钴和硅、硼等组成，有时为了获得某些特殊的性能还添加其它元素，由于含钴，它们价格很贵，磁性较弱（饱和磁感应强度一般在1T以下），但磁导率极高，一般用在要求严格的军工电源中的变压器、电感等，替代坡莫合金和铁氧体。 （6） 非晶带材的发展历程1960年，美国加利福尼亚大学研究人员首先发现非晶合金材料，1974年美国信联公司开始研制铁基非晶合金，并与1989年首次商业化批量生产非晶铁芯。1995年，安泰科技开始非晶带材技术研发，由于非晶材料长期以来比硅钢贵，而中国政府对节能技术一直没有政策支持，非晶材料在节能变压器应用方面一直没有大面积推广，安泰科技非晶带材1000吨生产线主要用于电子产品方面，但自2005年以来，随着政府对能源问题的重视及硅钢的大幅度涨价导致非晶变压器在价格上更具比价优势，非晶带材的需求量大幅上升，安泰科技现在非晶带材产能4万吨。2003年日本日立金属购买美国信联50%的股权后进入非晶合金这一领域。2010年底日立金属把非晶产能从原来的约5万吨扩展到了10万吨，这使日立金属在这个领域处于绝对垄断的地位。 2014年2月，由青岛黎明云路新能源科技有限公司设计和筹建的非晶带材万吨级生产线一期工程完成热试。成功卷出第一批带材，年产量8000吨，产值达1.4亿元。成为世界上第三家具备万吨级非晶带材生产能力的企业之一。2014年10月26日，上海网为电气与邳州市政府签署了年产15万吨铁基非晶带材生产协议，建成后将成为产能最大的厂家。（8）2015年国内市场需求量2015年国网招标22万台非晶变压器，加上其他应用市场3万台，变压器领域需要带材13万吨左右。（9）十三五发展预测根据国家电网对配电变压器采购规定，新增配电变压器非晶变压器比例不低于50%的要求 ，2020年变压器行业非晶带材需求量约30万吨，产值约60亿元。2、中游铁芯（1）概念非晶合金铁芯就是利用非晶带材根据下游应用产品的需要加工成不同类型的铁芯。2）应用范围：根据加工成的铁芯类别，主要应用于制造变压器、电机、大型电抗器、大型互感器等电力、电子产品铁芯。目前非晶带材的最大用途就是加工成非晶合金铁芯用于变压器上。（3） 主要生产厂商（4） 价格非晶合金铁芯目前市场价每吨在2-2.1万元，未来非晶科技产业整合化程度更高，单纯的非晶铁芯生产厂家利润会逐渐大幅降低。但由于东南亚、非洲等市场的需求量增加，未来非晶合金铁芯的产能将大幅提高。 3、下游应用之非晶变压器（1） 非晶变压器的概念：使用非晶铁芯替代传统硅钢铁芯的变压器。（2） 非晶变压器的优点节能环保： 非晶材料是优异的导磁材料，比较硅钢材料铁芯损耗大大降低，空载损耗降低80%，节能效果非常显著，可节省电厂的发电量，减少发电燃料的消耗，进而减少对大气环境的污染。性能稳定 由于损耗低，发热少，温升低，运转性能非常稳定，抗短路能力强、可减少谐波对电网的影响，改善供电质量。 使用成本低 节能效果显著，使用成本降低，减少用电量，节约电费，一台非晶变压器3年内节约的电费可抵扣购置时多出同规格硅钢变压器的成本。（4）非晶变压器主要生产厂商全国约300家企业生产非晶变压器， 2015年国网公司对非晶变压器进行了四次招标，其中江苏、河南、浙江、山东分别有15家、17家、17家、24家企业入围中标。6）2015年非晶变压器的产量及产值： 总产量25万台左右，产值约100亿元。（7）十三五发展预测： 到2020年，全国配电变压器新增120万台，其中不少于50%是非晶变，也就是说2020年新增60万台非晶变压器，产值约300亿元。4、下游应用之非晶电机(1). 电机概念： 电机是一种利用“电”和“磁”的相互作用实现能量转换和传递的电磁机械装置。相较传统电机，非晶电机是指用非晶定子铁芯替代传统硅钢片定子铁芯制作的电机。（2）非晶电机优点： 高节能性传统电动机的效率最高不会超过80%，而非晶电机的最低效率则很容易达到90%以上，大大提高了电机的效率。 运转速度高 非晶电机的调速范围3000-24000r/min，最高能达到50000r/min。而普通电机最高速度一般限制在15000-20000r/min。 耐高温 相较传统电机，非晶电机能适应在在高温状态下工作，这点是普通电机无法比拟的，特别在新能源汽车应用领域，非晶电机有着独特优势。 湘电莱特的实验测试中，将非晶电机在环境温度135摄氏度下面连续运行了两千小时的实验，结果是安全可靠，电机的各项性能，显示都非常良好。（4） 主要生产厂商 国际上非晶电机实现商业化量产的仅美国GE、美国莱特、日本日立。国内从事非晶电机生产研发的单位较少,仅有湖南湘电莱特电气有限公司、深圳华任兴科技有限公司、安泰科技。 湘电莱特电气有限公司 2011年，湘电集团与美国莱特工程技术公司共同投资成立的湘电莱特电气有限公司，引进具有国际竞争优势的、先进的非晶电机制造技术。成功实现非晶高效节能电机的批量生产，成功销售1000台非晶电机到欧美市场。2015年产量5000台，产值约3亿元。 目前湘电可提供5kW至250kW范围的系列化驱动电机系统，这种电机的应用非常广泛，已经拓展到电动汽车、军用舰船及工业领域。 深圳华任兴科技有限公司 2011年9月，经过多年努力，深圳华任兴科技有限公司以新型非晶合金材料为核心电机设计理念，成功制造出高性能夸父、盘古系列非晶超级电机。其效率达到92%-98%，而电机体积和重量却大大减少。该电机系统具有高控制精度，高转矩密度，良好的转矩平稳性以及低噪声的特点。也就是说同样的电动汽车，如果使用非晶电机可以增加其行驶里程30%以上，而同样的行驶里程设计系，电池可以节约30%的费用。 十三五发展预测全球范围内电机的用电量占世界总用电量的 50% 以上,占工业用电量的 70%左右; 在我国电机的用电量约占总用电量的 60%, 而且目前我国电机的效率普遍比发达国家低很多,电机的效率还有很大的提升空间。设法提高电机的效率可以在很大程度上节约能源, 减少温室气体的排放。以我国2014年发电量54638亿千瓦时计算，其中近60%电力都要通过电机转换为机械能应用于生产生活中。目前传统电机的效率平均为70%。即有30%约16390亿千瓦时的电力在转化过程中损失，而2014年三峡发电站的年发电量为988亿千瓦时，相当于损失将近16个三峡电站全年的发电量。如果全国10%的电机应用非晶高效电机，可以节约1639亿千瓦时发电量，相当于1.6个三峡水电站。 由此可见，非晶电机的研发、推广、应用迫在眉睫，未来发展前景广阔，据非晶材料产业联盟预测，十三五期间我国非晶电机产量约30万台，产值约300亿。 5、 下游应用之非晶电抗器（三）纳米晶概述1、概念非晶态合金经过适当退火，形成具有纳米级微晶态颗粒和非晶混和组成的材料被称为纳米晶材料。制备非晶合金的生产工艺技术都可以借用来生产制造纳米晶合金材料。 （4）使用范围不同 非晶带材主要用于电力系统，如：变压器，电抗器，电机等；纳米晶带材主要用于电子系统(弱电)，如：传感器，小型互感器等。4、 产业现状及代表企业 2008年至2015年，全国先后投建纳米晶企业近370家。2015年能够正常生产的纳米晶企业不到170家。正常生产的企业纳米晶设备单机拥有量420台套左右，理论年产各类窄带纳米晶8万吨，2015年实际纳米晶带材产量在6.6万吨左右。（价格） 代表性的生产企业： 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、江苏奥玛德新材料科技有限公司。（4） 非晶粉末1、概念 用特殊工艺生产出的非晶粉末，为非晶成型材料中的一种，是磁粉材料重要发展方向。2、制备方法（1）非晶带材破碎法 借助机械力将非晶条带破碎成所需要粒径的粉末。3、应用非晶涂层典型应用钻具耐磨带与主流钻杆耐磨带