非晶合金,也稱金屬玻璃、液態(tài)金屬,是由合金材料熔體超急冷凝固,凝固時(shí)原子來(lái)不及有序排列結(jié)晶,得到的固態(tài)合金是長(zhǎng)程無(wú)序結(jié)構(gòu),組成它物質(zhì)的分子(或原子、離子)不呈空間有規(guī)則周期性,沒(méi)有晶態(tài)合金的晶粒、晶界存在。這種非晶合金具有許多獨(dú)特的性能。
塊體非晶合金具有的強(qiáng)度是其對(duì)應(yīng)晶體的2-3倍,有著較高彈性應(yīng)變極限、較低的彈性模量,在過(guò)冷液相區(qū)會(huì)出現(xiàn)超高塑性變形行為,其力學(xué)行為(如變形和斷裂等)明顯不同于晶態(tài)合金材料。由于非晶合金的制備需要超急冷凝固,技術(shù)難度較高,設(shè)備成本較高,且若尺寸較大內(nèi)部難以實(shí)現(xiàn)非晶化,因此非晶合金的制造存在尺寸限制(最大臨界尺寸)。
根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2024-2029年全球與中國(guó)非晶納米晶材料行業(yè)市場(chǎng)調(diào)研及發(fā)展趨勢(shì)分析報(bào)告》顯示:
大多數(shù)種類的非晶合金最大臨界尺寸均在10mm以內(nèi),1997年發(fā)明的Pd基合金達(dá)到72mm,但與其他合金相比仍有較大差距,一定程度上限制了非晶材料的應(yīng)用。納米晶合金是在非晶態(tài)的基礎(chǔ)上,通過(guò)特殊的熱處理,讓它形成晶核并長(zhǎng)大,但控制晶粒大小在納米級(jí)別,不形成完全的晶體,這時(shí)形成的結(jié)構(gòu)就是納米晶,實(shí)際上是非晶和納米晶的混合結(jié)構(gòu)。與對(duì)應(yīng)的非晶材料相比,納米晶合金表現(xiàn)出更佳的強(qiáng)度、硬度,更良好的韌性,更小的彈性模量和延展性等特點(diǎn)。
非晶納米晶磁芯是由納米晶帶材通過(guò)剪切、疊裝、固定成型及磁場(chǎng)熱處理等幾個(gè)環(huán)節(jié)制成,可以分為鐵基非晶納米晶磁芯、鈷基非晶納米晶磁芯等。數(shù)據(jù)顯示,隨著無(wú)線充電和新能源汽車需求增長(zhǎng),2023年我國(guó)非晶納米晶磁芯產(chǎn)量和需求量分別為4.25億只和4.31億只。
非晶納米晶磁芯行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上游主要為非晶帶材、環(huán)氧樹(shù)脂等,下游主要為無(wú)線充電模塊、新能源汽車電機(jī)等領(lǐng)域。非晶納米晶磁芯行業(yè)上游非晶帶材、環(huán)氧樹(shù)脂等領(lǐng)域供應(yīng)材料的效率、質(zhì)量和價(jià)格,一定程度上影響了非晶納米晶磁芯的交貨周期、產(chǎn)品質(zhì)量和價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力,疫情等因素的影響,全球大宗商品價(jià)格總體漲幅較大,在一定程度上加大了非晶納米晶磁芯行業(yè)企業(yè)的原材料采購(gòu)壓力,同時(shí)近年新能源汽車行業(yè)快速發(fā)展帶動(dòng)我國(guó)非晶納米晶磁芯需求持續(xù)向好。
國(guó)內(nèi)高端磁芯市場(chǎng)幾乎被德國(guó)VAC和日本日立金屬壟斷,國(guó)產(chǎn)高端磁芯面臨著技術(shù)“卡脖子”的行業(yè)痛點(diǎn)。國(guó)內(nèi)的磁芯中低端產(chǎn)品市場(chǎng)已經(jīng)相對(duì)成熟了,入行門(mén)檻不高,很多企業(yè)‘依葫蘆畫(huà)瓢’也能把產(chǎn)品做得不錯(cuò),但是高端市場(chǎng)比如精密電流傳感器、新能源汽車電驅(qū)控制器這類產(chǎn)品,國(guó)產(chǎn)化程度很低。國(guó)內(nèi)非晶納米晶磁芯行業(yè)主要有揚(yáng)電科技、安泰科技、青島云路、中研非晶、中岳非晶、金磁海納、安陽(yáng)佳友等企業(yè)。
主要企業(yè)概況而言,揚(yáng)電科技主營(yíng)業(yè)務(wù)為節(jié)能電力變壓器、鐵心、非晶及納米晶磁性電子元器件三大系列產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)與銷售,2023年實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)總收入5.75億元同比下降9.43%。安泰科技在非晶/納米晶帶材及制品、難熔材料及制品粉末材料及制品、磁性材料及制品、焊接材料及制品等領(lǐng)域,為全球高端客戶提供先進(jìn)金屬材料制品及解決方案。青島云路主營(yíng)業(yè)務(wù)是先進(jìn)磁性金屬材料的設(shè)計(jì)、研發(fā)生產(chǎn)和銷售,主要產(chǎn)品是非晶合金、納米晶合金、磁性粉末等,2023年實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入17.72億元,同比增長(zhǎng)22.43%。
中國(guó)市場(chǎng)作為全球非晶納米晶材料市場(chǎng)的重要組成部分,近年來(lái)發(fā)展迅速。新能源汽車、5G、太陽(yáng)能光伏等領(lǐng)域的快速增長(zhǎng),為非晶納米晶材料行業(yè)帶來(lái)了巨大的市場(chǎng)需求。同時(shí),國(guó)內(nèi)企業(yè)的技術(shù)水平和生產(chǎn)能力也在不斷提升,逐步在國(guó)際市場(chǎng)上占據(jù)一席之地。
根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2024-2029年全球與中國(guó)非晶納米晶材料行業(yè)市場(chǎng)調(diào)研及發(fā)展趨勢(shì)分析報(bào)告》顯示:
非晶納米晶材料行業(yè)目前處于寡頭壟斷競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)。少數(shù)幾家技術(shù)領(lǐng)先、規(guī)模較大的企業(yè)主導(dǎo)著市場(chǎng),如日本的日立金屬和國(guó)內(nèi)的安泰科技、青島云路等。這些企業(yè)在技術(shù)研發(fā)、生產(chǎn)能力和市場(chǎng)占有率方面均具有顯著優(yōu)勢(shì)。
上游:非晶納米晶材料的主要原材料包括純鐵、鈮鐵、硼鐵、硅、銅等金屬和非金屬元素。其中,純鐵作為最主要的原材料,其用量占比高達(dá)80%以上。原材料的價(jià)格受多種因素影響,如市場(chǎng)供需關(guān)系、地緣政治環(huán)境等。
中游:中游生產(chǎn)環(huán)節(jié)主要涉及非晶納米晶磁芯的制造。這一過(guò)程中,原材料經(jīng)過(guò)精細(xì)加工和技術(shù)處理,形成具有納米級(jí)微晶體和非晶混合組織結(jié)構(gòu)的非晶納米晶材料。此環(huán)節(jié)的技術(shù)門(mén)檻較高,能夠掌握生產(chǎn)非晶帶材技術(shù)的企業(yè)數(shù)量有限。
下游:非晶納米晶材料在下游有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,主要包括電感元件、電子變壓器、互感器、傳感器、無(wú)線充電模塊等電力電子器件。這些器件終端應(yīng)用于電力配送、能源、家用電器、光伏、醫(yī)療設(shè)備、消費(fèi)電子、新能源汽車等眾多領(lǐng)域。
隨著科技的進(jìn)步和研發(fā)力度的加大,非晶納米晶材料的制備工藝將不斷優(yōu)化,材料性能將進(jìn)一步提升。同時(shí),新材料的研發(fā)也將持續(xù)推動(dòng)行業(yè)發(fā)展,為更多領(lǐng)域的應(yīng)用提供可能。
隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大,非晶納米晶材料行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)格局將發(fā)生變化。具有技術(shù)優(yōu)勢(shì)和規(guī)模優(yōu)勢(shì)的企業(yè)將占據(jù)更大的市場(chǎng)份額,市場(chǎng)集中度將進(jìn)一步提高。同時(shí),新興企業(yè)也將通過(guò)不斷創(chuàng)新和拓展市場(chǎng)來(lái)尋求發(fā)展機(jī)會(huì)。
非晶納米晶材料行業(yè)具有廣闊的市場(chǎng)前景和發(fā)展?jié)摿ΑkS著技術(shù)的不斷創(chuàng)新和市場(chǎng)需求的持續(xù)增長(zhǎng),行業(yè)將迎來(lái)更加快速的發(fā)展。同時(shí),環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展將成為行業(yè)發(fā)展的重要方向。企業(yè)需要加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)和市場(chǎng)拓展能力,以適應(yīng)行業(yè)發(fā)展的需求并抓住市場(chǎng)機(jī)遇。
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