张华
近年来，非晶合金新材料产业发展较快。非晶合金软磁功能材料在电力电子产业中显示出节能减碳优势，并在新能源产业领域显示出巨大市场潜力。而非晶合金的另一形态——块体非晶，一般作为结构件材料，以形成能力较好的锆基合金为主，在消费电子、精密仪表、军工等领域有广阔应用前景。虽发展多年，但块体非晶合金产业尚未形成规模。
近日有消息称，尚未发布就备受关注的美国苹果公司折叠屏手机计划采用块体非晶制造铰链。苹果公司对材料的选择始终被行业奉为发展的风向标，如果最终采用块体非晶，将为块体非晶应用推广起到很好的示范作用。中国电器工业协会非晶合金材料应用分会秘书处（下称中电协非晶分会）了解到，锆基非晶合金铰链产业成熟度、良率、效率、成本及规模化等问题是苹果公司咨询的重点。
巨大发展前景或将到来
铰链作为折叠屏手机中的关键零组件，其性能直接决定了设备的耐用性、顺滑度和轻薄化水平，更影响着消费者的使用体验。块体非晶因其独特的非晶态结构（无晶界、高硬度、低摩擦系数等）成为铰链材料的理想选择，其核心优势突出：一是高强度与高耐磨性。块体非晶的屈服强度为1.8吉帕～2.2吉帕，远超不锈钢（约0.5吉帕）、钛合金（约1吉帕）和MIM钢（利用金属注射成型技术制造，约1.4吉帕）等，可减少铰链厚度（如从0.3毫米减至0.1毫米），实现更轻薄设计，同时可承受折叠屏数10万次弯折的疲劳载荷。二是弹性极限高。块体非晶的弹性应变极限可达约2%（传统金属＜1%），使铰链在反复开合后不易发生塑性变形，保持屏幕平整度。三是抗疲劳性能优异。块体非晶合金原子无序排列的特性可从根源上抑制裂纹出现，寿命延长2倍以上，官方测试寿命达50万次（每日折叠100次可用13.7年）。而传统金属（如不锈钢、钛合金）在使用10万次~20万次折叠后易出现塑性变形。此外，块体非晶合金还具有耐腐蚀性能和抗菌性等。
纵观国内，华为公司率先试用锆基非晶合金结构件。2019年，华为Mate X手机应用了由锆基非晶合金制造的铰链，并在发布时将该材料作为核心技术进行推介。今年6月27日，华为常务董事余承东在视频号中推介其折叠屏电脑时，称其核心技术折叠屏铰链采用了块体非晶。此外，受成本高影响，韩国三星等公司折叠屏手机铰链使用特殊钢或MIM注射成型技术，且开始增量，发展势头迅猛。
但需要关注的是，折叠屏手机出现的折痕、卡顿、变形等问题使制造企业不断收到投诉。中电协非晶分会调研了解到，众多消费电子企业认可选用块体非晶做铰链是高品质折叠屏手机的最优方案之一，或有助于解决投诉问题。
产业应用仍前路不清
10多年前，有消息称苹果公司拟用块体非晶制作其手机外壳，且申报了若干专利。国内企业闻风而动，如深圳富士康专门成立液态金属研发机构，华为公司和相关高校、科研单位开展合作以先试先行，比亚迪中央研究院成立相关部门开展相关技术攻关和试生产。此外，大批企业纷纷调研布局，如帕姆蒂昊宇、宜安科技、东莞逸昊、常州世竟、三祥新材、江苏混沌、上海富驰、沈阳非晶科技、歌尔声学、瑞声科技、力劲集团、海天集团等，一度形成热潮。
然而，一直布局却“不入局”。苹果公司对块体非晶“只听楼梯响不见人下来”的“态度”让很多国内企业失去了耐心，且受制于当时条件，制备锆基块体非晶产品效率低、良率低、成本高，手机厂商均放弃其作为外框的方案，使得锆基块体非晶的发展放缓。2017年后，大部分企业不再跟进相关项目，或停止或转型。
最终，只有宜安科技、东莞逸昊、常州世竟、江苏混沌、帕姆蒂昊宇等少数企业坚守，为手机、耳机等部分零部件加工，多年来在年总销售额不到10亿元的基数上努力跳跃。然而，由于数量和价格等原因，块体非晶尚未形成规模化市场。目前，块体非晶生产技术日渐成熟，应用却如同举起的“锤子”找不到“钉子”。
企业和市场显示出信心
市场对产业发展非常敏感。7月2日，宜安科技（300328）发布公告称其拟以自有资金对控股子公司逸昊金属增资人民币1.2亿元。两天后，他们在杭州合作投资了一个块体非晶合金项目。同一天，荣耀在深圳发布了其Magic V5折叠屏旗舰手机。此后不到一周，vivo、三星等多款折叠屏手机相继登场。此外，有消息称美国苹果公司的折叠屏手机已于今年6月份正式进入P1（第一阶段原型机）开发流程，并有望在2026年下半年发布。这一系列市场信息均传递出块体非晶合金发展的积极信号。
中电协非晶分会秘书处也发现，近期锆基非晶合金生产企业得到资本市场的积极反应：江苏混沌得到大客户研发投资和其他资本注入；宜安科技股票价格从不到7元上涨到今年最高接近15元；其他相关生产企业也吸引了投资，有的已开始为上市做准备。
就目前市场情况来看，华为三折叠Mate XT于2024年推向市场，今年上半年销量达40万台，高端市场接受度显著突破，且华为折叠屏电脑开始走向市场。同时，锆基非晶合金在医疗器械、精密仪器仪表等领域也开始形成市场。另外，军工需求量较大，国内部分有资质企业开始提供测试样件。
中电协非晶分会负责人在接受企业咨询时表示，锆基非晶合金在消费电子结构件应用领域的竞争优势尚未有材料可完美替代，未来市场还将进一步扩大。如果苹果折叠屏手机采用锆基非晶铰链，按折叠屏手机年出货量1500万台计，结合其他手机企业用量，锆基非晶铰链年需求量十分庞大。据非晶中国大数据中心测算，未来我国锆基非晶合金以年30%~40%增幅呈现于市场。今后3年~5年，其市场潜在年需求总额将超100亿元。
多举措破局是关键
当前，我国块体非晶合金产业化无论是从认知上还是从设备工艺上来看，尚须从多方面着手破局，夯实基础，立足需求，突出材料不可替代性。
首先，需要破除思维固化。块体非晶要努力向功能方向开发，如选择一款高形成能力的铁基块体非晶合金，其具有高饱和磁感应强度、高磁导率、低损耗、易于加工等优点，可以直接铸造或加工成各种复杂结构的微磁芯，用于制成微型变压器或电感器，应用于各种电子或通信设备中，具有十分广阔的应用前景和市场潜力。目前已有企业开始尝试。
其次，关键要研发出高质量生产结构件的“工业母机”。当前，锆基块体非晶合金产品已历经多次迭代和升级，产品机械性能和力学性能均有大幅提升。新的压铸设备开始争抢主角，热塑成型、半固态成型、梯度冷却、工艺指纹等新设备、新工艺快速发展。需注意的是，块体非晶装备的开发涉及机械、电控、耐火材料、冶炼材料、算法等多学科交叉融合，需各方合力。业内分析师判断，如果苹果等折叠屏手机选择块体非晶，装备市场是个不可忽视的机会，国内至少需要高质量母机500台（套）。
最后，标准缺失是制约其发展的关键因素之一。块体非晶合金产业亟须从“材料—工艺—产品—检测”全链条建立标准体系，以降低生产不确定性，提升市场接受度。中电协非晶合金标准专委会负责人表示，块体非晶标准将是其今年标准研制工作的重点，会先从团体标准入手，解决行业发展的痛点，同时也会积极将制定的标准提交至国际标委会，争取成为国际标准。
多年来，我国块体非晶合金产业在困难中摸爬滚打，产业化雏形已现，技术经过积累有了储备，实践验证得到充分认可，市场开拓也取得一定成绩，具有无可比拟的优势。但需清醒认识到，龙头企业带头示范可加快产业发展速度，实实在在的产业化“临门一脚”还是要靠自己来踢。今秋，行业向往“红芳满园苹果香”，但也要有“欲摘还远自悲伤”的准备。
（作者系中国电器工业协会非晶合金材料应用分会秘书长）
《中国冶金报》（2025年08月27日 03版三版）
