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一种打破原子排列规则的新型材料在重塑科学边界——它的名字叫“非晶合金”，创造碾压传统金属的超高能力。
历经三十多年技术攻坚，非晶合金的技术上限不断突破：中国企业以每秒百万摄氏度超速冷却突破2厘米非晶合金厚度极限。
这种材料的产业价值，正在随着厚度提升应用到更多领域而快速爆发。
一、无序锻造：非晶合金的原子密码
非晶合金的传奇始于1960年《Nature》的一篇论文。美国教授Duwez偶然发现：当熔融合金以每秒百万摄氏度超速冷却，原子来不及有序排列便“冻结”成无序状态，诞生了人类首块“非晶合金”。
图：非晶合金原子排列示意
非晶合金的原子没有固定队形，没有重复图案，只有随机轨迹，这种结构被称为“长程无序”，原子就像被“冻结”在液态时的随机状态，没有晶体那样的周期性平移对称性。这种长程无序结构，正是其超高性能的终极密码：
高强度：超高强度1500-2200MPa。
高硬度：硬度可达500-600Hv。
高弹性：弹性极限可达2%，理论极限值为4.2%。
耐腐蚀：拥有优异的耐腐蚀性能。
轻量化：质量比不锈钢轻13-34%。
此外，非晶合金还具备良好的抑菌性、生物相容性、强催化性和强吸附性等。
二、荆棘征途：微米薄带到厘米块材的三十年进化
（1）2000年：“微米薄带”铁芯初探
由于非晶合金生产过程难度极高，直到90年代才第一次实现产业化。
初期的非晶合金主要采用“甩带工艺”进行生产，主要用于铁基非晶合金，产品厚度仅为20-80um，也被称为铁基非晶薄带，主要用于变压器铁芯。
（2）2010年：“毫米带材”薄壁试水
2010年前后，非晶合金开始以锆基材料作为原材料，采用“真空压铸工艺”生产。这项工艺良品率低，生产成本高，材料厚度上限增加至2mm，主要用于在3C领域高端产品中薄壁件。
（3）2020年：“厘米块材”应用扩展
2020年以后，业内出现技术领先企业率先将非晶合金厚度进一步突破厘米级，原材料来源也进一步丰富，锆基、钛基、铜基等金属材料均可加工。通过更为先进的“气氛保护压铸工艺”，可以有效提高良品率，降低生产成本。应用领域扩展至消费电子、医疗器械、机械配件、航空航天等。
三、全球竞速：带材领先与块材突破
非晶合金材料根据产品形态主要分为“非晶带材”和“非晶块材”两大领域，两者在制备技术、应用场景和主导企业上均有显著不同。
（1）非晶带材：中国领先
非晶带材领域，产品主要用于电力配电领域，例如变压器铁芯，全球市场长期以来由日本日立金属（Hitachi Metals）主导，也是全球非晶合金的技术先驱。
在中国，非晶带材的研发与产业化主要包括安泰科技股份有限公司（简称“安泰科技”）和青岛云路先进材料技术股份有限公司（简称“青岛云路”）。
目前，以青岛云路和安泰科技为代表的中国企业已经打破了国外垄断，并使中国成为全球最大的非晶带材产业基地。
铁基非晶合金带材2024年国内市场需求14.5万吨，国内市场容量约为26亿元人民币，全球市场需求20.7万吨，全球市场容量约为37亿元人民币。
此外，纳米晶合金也是铁基非晶合金的重要下游，虽然有时被归为非晶合金的一种，但是二者在制备工艺和应用场景上存在显著差异。铁基纳米晶合金2024年国内市场需求4万吨，国内市场容量约为20亿元人民币，全球市场需求6-7万吨，全球市场容量约为33亿元人民币。
（2）非晶块材：潜力巨大
在非晶块材领域，美国Liquid Metal Technologies是该领域的知名企业，技术源于早期对锆基、钛基等非晶块材合金体系的研究。
非晶块材作为非晶合金的重要分支，但是由于受制于生产技术，一定程度上限制了非晶块材的商业化应用。
2025年初，国家知识产权局公布了华为技术有限公司、江苏混沌新材料科技有限公司申请的一项发明专利。
图源：国家知识产权局
在非晶合金领域牵手华为，商业价值不言而喻。
四、技术突破：2厘米的技术极限
江苏混沌新材料科技有限公司（简称“混沌新材”），拥有从非晶合金材料合成开始到产品精密成型的全套技术，依托自研“全周期气氛保护压铸法”及其核心装备，混沌新材率先实现2厘米厚度非晶合金块材的工业化，可以提供锆基、钛基、铜基等多种材料体系。
混沌新材创始人张启东对于非晶合金的技术壁垒提到，非晶合金的原理并不复杂，但是难点在于：稳定降温、气体氛围、心部冷却、高精模具、次品重炼等。
2021年，“全周期气氛保护压铸法”这种全新的量产技术在混沌新材自研成功，成为量产非晶块材的核心保障。这种工艺可以在低氧环境完成全部工序，实现非晶合金产品的一步成型，尺寸精度可以做到±0.02mm，达到胜于MIN、媲美CNC的加工精度，并且无需MIN、CNC涉及的烧结、热处理等二次处理工序。
图：混沌新材非晶块材突破2厘米厚度
张启东提到：“这项工艺至关重要的一点，是对非晶块材的‘均匀极冻’，技术难度远远大于非晶带材，心部冷却是必须跨过的一座大山。”
五、应用爆发：非晶块材点燃千亿市场
华为Mate XTs非凡大师采用天工铰链系统，让手机实现了双轨联动和极致纤薄，支撑这一奇迹的，正是锆基非晶块材。
折叠屏手机只是非晶块材的“开场秀”。非晶块材的应用正在展现出可观的市场规模：
在汽车制造领域：可以用于汽车锁闭结构以及其他部件，例如门锁、拉手、铰链等精密零件等。
在智能穿戴领域：可以广泛用于智能穿戴设备壳体，例如智能手表壳体等。
在工业机电领域：作为新型电机壳体材料，可以减轻电机重量15%-20%。此外，非晶合金特别适合制造需要反复进行弹性变形来传递动力的谐波减速机柔轮。
在医疗健康领域：非晶块材人造骨植入物凭借其促进骨整合和抑菌特性，市场需求增长显著，同时精密手术器械如非晶合金手术钳等在神经外科等高端领域的需求也在提升。
在脑机接口领域：非晶块材凭借其优异的生物相容性和电学性能，开始尝试用于新一代脑机接口电极。
六、非晶合金开启“厘米时代”
厘米级非晶块材，标志着非晶合金产业正在经历从技术突破迈向规模化应用的关键拐点。它不再仅仅是实验室的珍品，而是驱动消费电子极致体验、赋能高端制造升级、守护人类健康福祉的核心材料之一。
随着制备技术的持续优化、成本的不断下探以及应用场景的深度挖掘，非晶合金必将深度融入千行百业，这场由无序原子缔造的有序变革，“厘米时代”的帷幕，才刚刚拉开。
正如张启东感叹：“非晶合金就像2000年的碳纤维——今天看是奢侈品，明天将成为必需品”。
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