張華
近年來，非晶合金新材料產業發展較快。非晶合金軟磁功能材料在電力電子產業中顯示出節能減碳優勢，并在新能源產業領域顯示出巨大市場潛力。而非晶合金的另一形態——塊體非晶，一般作為結構件材料，以形成能力較好的鋯基合金為主，在消費電子、精密儀表、軍工等領域有廣闊應用前景。雖發展多年，但塊體非晶合金產業尚未形成規模。
近日有消息稱，尚未發布就備受關注的美國蘋果公司折疊屏手機計劃采用塊體非晶制造鉸鏈。蘋果公司對材料的選擇始終被行業奉為發展的風向標，如果最終采用塊體非晶，將為塊體非晶應用推廣起到很好的示范作用。中國電器工業協會非晶合金材料應用分會秘書處（下稱中電協非晶分會）了解到，鋯基非晶合金鉸鏈產業成熟度、良率、效率、成本及規模化等問題是蘋果公司咨詢的重點。
巨大發展前景或將到來
鉸鏈作為折疊屏手機中的關鍵零組件，其性能直接決定了設備的耐用性、順滑度和輕薄化水平，更影響著消費者的使用體驗。塊體非晶因其獨特的非晶態結構（無晶界、高硬度、低摩擦系數等）成為鉸鏈材料的理想選擇，其核心優勢突出：一是高強度與高耐磨性。塊體非晶的屈服強度為1.8吉帕～2.2吉帕，遠超不銹鋼（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），實現更輕薄設計，同時可承受折疊屏數10萬次彎折的疲勞載荷。二是彈性極限高。塊體非晶的彈性應變極限可達約2%（傳統金屬＜1%），使鉸鏈在反復開合后不易發生塑性變形，保持屏幕平整度。三是抗疲勞性能優異。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，壽命延長2倍以上，官方測試壽命達50萬次（每日折疊100次可用13.7年）。而傳統金屬（如不銹鋼、鈦合金）在使用10萬次~20萬次折疊后易出現塑性變形。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，華為公司率先試用鋯基非晶合金結構件。2019年，華為Mate X手機應用了由鋯基非晶合金制造的鉸鏈，并在發布時將該材料作為核心技術進行推介。今年6月27日，華為常務董事余承東在視頻號中推介其折疊屏電腦時，稱其核心技術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鉸鏈使用特殊鋼或MIM注射成型技術，且開始增量，發展勢頭迅猛。
但需要關注的是，折疊屏手機出現的折痕、卡頓、變形等問題使制造企業不斷收到投訴。中電協非晶分會調研了解到，眾多消費電子企業認可選用塊體非晶做鉸鏈是高品質折疊屏手機的最優方案之一，或有助于解決投訴問題。
產業應用仍前路不清
10多年前，有消息稱蘋果公司擬用塊體非晶制作其手機外殼，且申報了若干專利。國內企業聞風而動，如深圳富士康專門成立液態金屬研發機構，華為公司和相關高校、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部門開展相關技術攻關和試生產。此外，大批企業紛紛調研布局，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、瑞聲科技、力勁集團、海天集團等，一度形成熱潮。
然而，一直布局卻“不入局”。蘋果公司對塊體非晶“只聽樓梯響不見人下來”的“態度”讓很多國內企業失去了耐心，且受制于當時條件，制備鋯基塊體非晶產品效率低、良率低、成本高，手機廠商均放棄其作為外框的方案，使得鋯基塊體非晶的發展放緩。2017年后，大部分企業不再跟進相關項目，或停止或轉型。
最終，只有宜安科技、東莞逸昊、常州世竟、江蘇混沌、帕姆蒂昊宇等少數企業堅守，為手機、耳機等部分零部件加工，多年來在年總銷售額不到10億元的基數上努力跳躍。然而，由于數量和價格等原因，塊體非晶尚未形成規模化市場。目前，塊體非晶生產技術日漸成熟，應用卻如同舉起的“錘子”找不到“釘子”。
企業和市場顯示出信心
市場對產業發展非常敏感。7月2日，宜安科技（300328）發布公告稱其擬以自有資金對控股子公司逸昊金屬增資人民幣1.2億元。兩天后，他們在杭州合作投資了一個塊體非晶合金項目。同一天，榮耀在深圳發布了其Magic V5折疊屏旗艦手機。此后不到一周，vivo、三星等多款折疊屏手機相繼登場。此外，有消息稱美國蘋果公司的折疊屏手機已于今年6月份正式進入P1（第一階段原型機）開發流程，并有望在2026年下半年發布。這一系列市場信息均傳遞出塊體非晶合金發展的積極信號。
中電協非晶分會秘書處也發現，近期鋯基非晶合金生產企業得到資本市場的積極反應：江蘇混沌得到大客戶研發投資和其他資本注入；宜安科技股票價格從不到7元上漲到今年最高接近15元；其他相關生產企業也吸引了投資，有的已開始為上市做準備。
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40萬臺，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，鋯基非晶合金在醫療器械、精密儀器儀表等領域也開始形成市場。另外，軍工需求量較大，國內部分有資質企業開始提供測試樣件。
中電協非晶分會負責人在接受企業咨詢時表示，鋯基非晶合金在消費電子結構件應用領域的競爭優勢尚未有材料可完美替代，未來市場還將進一步擴大。如果蘋果折疊屏手機采用鋯基非晶鉸鏈，按折疊屏手機年出貨量1500萬臺計，結合其他手機企業用量，鋯基非晶鉸鏈年需求量十分龐大。據非晶中國大數據中心測算，未來我國鋯基非晶合金以年30%~40%增幅呈現于市場。今后3年~5年，其市場潛在年需求總額將超100億元。
多舉措破局是關鍵
當前，我國塊體非晶合金產業化無論是從認知上還是從設備工藝上來看，尚須從多方面著手破局，夯實基礎，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，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強度、高磁導率、低損耗、易于加工等優點，可以直接鑄造或加工成各種復雜結構的微磁芯，用于制成微型變壓器或電感器，應用于各種電子或通信設備中，具有十分廣闊的應用前景和市場潛力。目前已有企業開始嘗試。
其次，關鍵要研發出高質量生產結構件的“工業母機”。當前，鋯基塊體非晶合金產品已歷經多次迭代和升級，產品機械性能和力學性能均有大幅提升。新的壓鑄設備開始爭搶主角，熱塑成型、半固態成型、梯度冷卻、工藝指紋等新設備、新工藝快速發展。需注意的是，塊體非晶裝備的開發涉及機械、電控、耐火材料、冶煉材料、算法等多學科交叉融合，需各方合力。業內分析師判斷，如果蘋果等折疊屏手機選擇塊體非晶，裝備市場是個不可忽視的機會，國內至少需要高質量母機500臺（套）。
最后，標準缺失是制約其發展的關鍵因素之一。塊體非晶合金產業亟須從“材料—工藝—產品—檢測”全鏈條建立標準體系，以降低生產不確定性，提升市場接受度。中電協非晶合金標準專委會負責人表示，塊體非晶標準將是其今年標準研制工作的重點，會先從團體標準入手，解決行業發展的痛點，同時也會積極將制定的標準提交至國際標委會，爭取成為國際標準。
多年來，我國塊體非晶合金產業在困難中摸爬滾打，產業化雛形已現，技術經過積累有了儲備，實踐驗證得到充分認可，市場開拓也取得一定成績，具有無可比擬的優勢。但需清醒認識到，龍頭企業帶頭示范可加快產業發展速度，實實在在的產業化“臨門一腳”還是要靠自己來踢。今秋，行業向往“紅芳滿園蘋果香”，但也要有“欲摘還遠自悲傷”的準備。
（作者系中國電器工業協會非晶合金材料應用分會秘書長）
《中國冶金報》（2025年08月27日 03版三版）
