張華
近年來,非晶合金新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快。非晶合金軟磁功能材料在電力電子產(chǎn)業(yè)中顯示出節(jié)能減碳優(yōu)勢,并在新能源產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域顯示出巨大市場潛力。而非晶合金的另一形態(tài)——塊體非晶,一般作為結(jié)構(gòu)件材料,以形成能力較好的鋯基合金為主,在消費(fèi)電子、精密儀表、軍工等領(lǐng)域有廣闊應(yīng)用前景。雖發(fā)展多年,但塊體非晶合金產(chǎn)業(yè)尚未形成規(guī)模。
近日有消息稱,尚未發(fā)布就備受關(guān)注的美國蘋果公司折疊屏手機(jī)計(jì)劃采用塊體非晶制造鉸鏈。蘋果公司對(duì)材料的選擇始終被行業(yè)奉為發(fā)展的風(fēng)向標(biāo),如果最終采用塊體非晶,將為塊體非晶應(yīng)用推廣起到很好的示范作用。中國電器工業(yè)協(xié)會(huì)非晶合金材料應(yīng)用分會(huì)秘書處(下稱中電協(xié)非晶分會(huì))了解到,鋯基非晶合金鉸鏈產(chǎn)業(yè)成熟度、良率、效率、成本及規(guī)模化等問題是蘋果公司咨詢的重點(diǎn)。
巨大發(fā)展前景或?qū)⒌絹?/b>
鉸鏈作為折疊屏手機(jī)中的關(guān)鍵零組件,其性能直接決定了設(shè)備的耐用性、順滑度和輕薄化水平,更影響著消費(fèi)者的使用體驗(yàn)。塊體非晶因其獨(dú)特的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)(無晶界、高硬度、低摩擦系數(shù)等)成為鉸鏈材料的理想選擇,其核心優(yōu)勢突出:一是高強(qiáng)度與高耐磨性。塊體非晶的屈服強(qiáng)度為1.8吉帕~2.2吉帕,遠(yuǎn)超不銹鋼(約0.5吉帕)、鈦合金(約1吉帕)和MIM鋼(利用金屬注射成型技術(shù)制造,約1.4吉帕)等,可減少鉸鏈厚度(如從0.3毫米減至0.1毫米),實(shí)現(xiàn)更輕薄設(shè)計(jì),同時(shí)可承受折疊屏數(shù)10萬次彎折的疲勞載荷。二是彈性極限高。塊體非晶的彈性應(yīng)變極限可達(dá)約2%(傳統(tǒng)金屬<1%),使鉸鏈在反復(fù)開合后不易發(fā)生塑性變形,保持屏幕平整度。三是抗疲勞性能優(yōu)異。塊體非晶合金原子無序排列的特性可從根源上抑制裂紋出現(xiàn),壽命延長2倍以上,官方測試壽命達(dá)50萬次(每日折疊100次可用13.7年)。而傳統(tǒng)金屬(如不銹鋼、鈦合金)在使用10萬次~20萬次折疊后易出現(xiàn)塑性變形。此外,塊體非晶合金還具有耐腐蝕性能和抗菌性等。
縱觀國內(nèi),華為公司率先試用鋯基非晶合金結(jié)構(gòu)件。2019年,華為Mate X手機(jī)應(yīng)用了由鋯基非晶合金制造的鉸鏈,并在發(fā)布時(shí)將該材料作為核心技術(shù)進(jìn)行推介。今年6月27日,華為常務(wù)董事余承東在視頻號(hào)中推介其折疊屏電腦時(shí),稱其核心技術(shù)折疊屏鉸鏈采用了塊體非晶。此外,受成本高影響,韓國三星等公司折疊屏手機(jī)鉸鏈?zhǔn)褂锰厥怃摶騇IM注射成型技術(shù),且開始增量,發(fā)展勢頭迅猛。
但需要關(guān)注的是,折疊屏手機(jī)出現(xiàn)的折痕、卡頓、變形等問題使制造企業(yè)不斷收到投訴。中電協(xié)非晶分會(huì)調(diào)研了解到,眾多消費(fèi)電子企業(yè)認(rèn)可選用塊體非晶做鉸鏈?zhǔn)歉咂焚|(zhì)折疊屏手機(jī)的最優(yōu)方案之一,或有助于解決投訴問題。
產(chǎn)業(yè)應(yīng)用仍前路不清
10多年前,有消息稱蘋果公司擬用塊體非晶制作其手機(jī)外殼,且申報(bào)了若干專利。國內(nèi)企業(yè)聞風(fēng)而動(dòng),如深圳富士康專門成立液態(tài)金屬研發(fā)機(jī)構(gòu),華為公司和相關(guān)高校、科研單位開展合作以先試先行,比亞迪中央研究院成立相關(guān)部門開展相關(guān)技術(shù)攻關(guān)和試生產(chǎn)。此外,大批企業(yè)紛紛調(diào)研布局,如帕姆蒂昊宇、宜安科技、東莞逸昊、常州世竟、三祥新材、江蘇混沌、上海富馳、沈陽非晶科技、歌爾聲學(xué)、瑞聲科技、力勁集團(tuán)、海天集團(tuán)等,一度形成熱潮。
然而,一直布局卻“不入局”。蘋果公司對(duì)塊體非晶“只聽樓梯響不見人下來”的“態(tài)度”讓很多國內(nèi)企業(yè)失去了耐心,且受制于當(dāng)時(shí)條件,制備鋯基塊體非晶產(chǎn)品效率低、良率低、成本高,手機(jī)廠商均放棄其作為外框的方案,使得鋯基塊體非晶的發(fā)展放緩。2017年后,大部分企業(yè)不再跟進(jìn)相關(guān)項(xiàng)目,或停止或轉(zhuǎn)型。
最終,只有宜安科技、東莞逸昊、常州世竟、江蘇混沌、帕姆蒂昊宇等少數(shù)企業(yè)堅(jiān)守,為手機(jī)、耳機(jī)等部分零部件加工,多年來在年總銷售額不到10億元的基數(shù)上努力跳躍。然而,由于數(shù)量和價(jià)格等原因,塊體非晶尚未形成規(guī)模化市場。目前,塊體非晶生產(chǎn)技術(shù)日漸成熟,應(yīng)用卻如同舉起的“錘子”找不到“釘子”。
企業(yè)和市場顯示出信心
市場對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展非常敏感。7月2日,宜安科技(300328)發(fā)布公告稱其擬以自有資金對(duì)控股子公司逸昊金屬增資人民幣1.2億元。兩天后,他們?cè)诤贾莺献魍顿Y了一個(gè)塊體非晶合金項(xiàng)目。同一天,榮耀在深圳發(fā)布了其Magic V5折疊屏旗艦手機(jī)。此后不到一周,vivo、三星等多款折疊屏手機(jī)相繼登場。此外,有消息稱美國蘋果公司的折疊屏手機(jī)已于今年6月份正式進(jìn)入P1(第一階段原型機(jī))開發(fā)流程,并有望在2026年下半年發(fā)布。這一系列市場信息均傳遞出塊體非晶合金發(fā)展的積極信號(hào)。
中電協(xié)非晶分會(huì)秘書處也發(fā)現(xiàn),近期鋯基非晶合金生產(chǎn)企業(yè)得到資本市場的積極反應(yīng):江蘇混沌得到大客戶研發(fā)投資和其他資本注入;宜安科技股票價(jià)格從不到7元上漲到今年最高接近15元;其他相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)也吸引了投資,有的已開始為上市做準(zhǔn)備。
就目前市場情況來看,華為三折疊Mate XT于2024年推向市場,今年上半年銷量達(dá)40萬臺(tái),高端市場接受度顯著突破,且華為折疊屏電腦開始走向市場。同時(shí),鋯基非晶合金在醫(yī)療器械、精密儀器儀表等領(lǐng)域也開始形成市場。另外,軍工需求量較大,國內(nèi)部分有資質(zhì)企業(yè)開始提供測試樣件。
中電協(xié)非晶分會(huì)負(fù)責(zé)人在接受企業(yè)咨詢時(shí)表示,鋯基非晶合金在消費(fèi)電子結(jié)構(gòu)件應(yīng)用領(lǐng)域的競爭優(yōu)勢尚未有材料可完美替代,未來市場還將進(jìn)一步擴(kuò)大。如果蘋果折疊屏手機(jī)采用鋯基非晶鉸鏈,按折疊屏手機(jī)年出貨量1500萬臺(tái)計(jì),結(jié)合其他手機(jī)企業(yè)用量,鋯基非晶鉸鏈年需求量十分龐大。據(jù)非晶中國大數(shù)據(jù)中心測算,未來我國鋯基非晶合金以年30%~40%增幅呈現(xiàn)于市場。今后3年~5年,其市場潛在年需求總額將超100億元。
多舉措破局是關(guān)鍵
當(dāng)前,我國塊體非晶合金產(chǎn)業(yè)化無論是從認(rèn)知上還是從設(shè)備工藝上來看,尚須從多方面著手破局,夯實(shí)基礎(chǔ),立足需求,突出材料不可替代性。
首先,需要破除思維固化。塊體非晶要努力向功能方向開發(fā),如選擇一款高形成能力的鐵基塊體非晶合金,其具有高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度、高磁導(dǎo)率、低損耗、易于加工等優(yōu)點(diǎn),可以直接鑄造或加工成各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)的微磁芯,用于制成微型變壓器或電感器,應(yīng)用于各種電子或通信設(shè)備中,具有十分廣闊的應(yīng)用前景和市場潛力。目前已有企業(yè)開始嘗試。
其次,關(guān)鍵要研發(fā)出高質(zhì)量生產(chǎn)結(jié)構(gòu)件的“工業(yè)母機(jī)”。當(dāng)前,鋯基塊體非晶合金產(chǎn)品已歷經(jīng)多次迭代和升級(jí),產(chǎn)品機(jī)械性能和力學(xué)性能均有大幅提升。新的壓鑄設(shè)備開始爭搶主角,熱塑成型、半固態(tài)成型、梯度冷卻、工藝指紋等新設(shè)備、新工藝快速發(fā)展。需注意的是,塊體非晶裝備的開發(fā)涉及機(jī)械、電控、耐火材料、冶煉材料、算法等多學(xué)科交叉融合,需各方合力。業(yè)內(nèi)分析師判斷,如果蘋果等折疊屏手機(jī)選擇塊體非晶,裝備市場是個(gè)不可忽視的機(jī)會(huì),國內(nèi)至少需要高質(zhì)量母機(jī)500臺(tái)(套)。
最后,標(biāo)準(zhǔn)缺失是制約其發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。塊體非晶合金產(chǎn)業(yè)亟須從“材料—工藝—產(chǎn)品—檢測”全鏈條建立標(biāo)準(zhǔn)體系,以降低生產(chǎn)不確定性,提升市場接受度。中電協(xié)非晶合金標(biāo)準(zhǔn)專委會(huì)負(fù)責(zé)人表示,塊體非晶標(biāo)準(zhǔn)將是其今年標(biāo)準(zhǔn)研制工作的重點(diǎn),會(huì)先從團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)入手,解決行業(yè)發(fā)展的痛點(diǎn),同時(shí)也會(huì)積極將制定的標(biāo)準(zhǔn)提交至國際標(biāo)委會(huì),爭取成為國際標(biāo)準(zhǔn)。
多年來,我國塊體非晶合金產(chǎn)業(yè)在困難中摸爬滾打,產(chǎn)業(yè)化雛形已現(xiàn),技術(shù)經(jīng)過積累有了儲(chǔ)備,實(shí)踐驗(yàn)證得到充分認(rèn)可,市場開拓也取得一定成績,具有無可比擬的優(yōu)勢。但需清醒認(rèn)識(shí)到,龍頭企業(yè)帶頭示范可加快產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度,實(shí)實(shí)在在的產(chǎn)業(yè)化“臨門一腳”還是要靠自己來踢。今秋,行業(yè)向往“紅芳滿園蘋果香”,但也要有“欲摘還遠(yuǎn)自悲傷”的準(zhǔn)備。
(作者系中國電器工業(yè)協(xié)會(huì)非晶合金材料應(yīng)用分會(huì)秘書長)
《中國冶金報(bào)》(2025年08月27日 03版三版)




























