1、 请参考最后一页评级说明及重要声明 投资评级：投资评级：推荐推荐（上调上调） 报告日期：报告日期：2020 年年 10 月月 21 日日 分析师：吴轩 S01 wu_ 联系人（研究助理） ：孙志轩 S18 电话： 邮箱： 行业表现行业表现 数据来源：贝格数据 相关报告相关报告 2020-09-07 2020-05-08 2020-04-03 非晶及纳米晶非晶及纳米晶-崛起中的崛起中的高端制造核心高端制造核心 材料材料 有色金属有色金属专题报告专题报告 非晶纳米晶材料对比普通金属材料性能更为优异：非晶

2、纳米晶材料对比普通金属材料性能更为优异： 非晶合金又称为液态金 属，是上世纪 80 年代以来材料科学界研发重点。与普通金属材料不同， 非晶合金长程无序，不存在晶粒、晶界结构，具有高强度、高弹性应变极 限、低弹性模量、磁性能优秀等特点，广泛应用于电力变压器、感应器、 高强度结构件等领域。 纳米晶材料是在非晶态的基础上， 通过热处理形成 纳米级别的晶粒， 与对应的非晶材料相比， 纳米晶合金表现出更佳的强度、 硬度，更良好的韧性，更小的弹性模量和延展性，更优良的软磁性特点， 在无线充电领域应用广泛。 非晶纳米晶制备加工技术有待突破非晶纳米晶制备加工技术有待突破 未来前景光明：未来前景光明： 非晶材料

3、的制备需要 对熔体态进行急速冷却， 使其在形成晶粒之前固化，对企业的技术设备要 求较高。 目前非晶纳米晶带材技术较为成熟，国内企业可以通过熔体态急 冷法实现 10 厘米宽度以上超薄带量产，满足软磁领域应用需求。但块状 非晶材料由于尺寸较带材更大，内部与外部同步冷却难度较大， 目前仅有 宜安科技等少数公司能够做到小型块状非晶生产，用于高强度结构件制 备。除制备难度高以外，由于非晶合金硬度高、脆性高，同时高温下容易 晶化失去原有特性，因此加工难度较大，目前结构件主要采用近净成型技 术避免再次加工。 我们认为随着材料研发不断推进，未来块状非晶制备有 望突破现有尺寸限制，实现非晶合金大型结构件的生产。

4、 磁性材料是非晶合金的主要应用磁性材料是非晶合金的主要应用 非晶电机或成新需求点：非晶电机或成新需求点：凭借优异的磁 性能以及极低的空损率，非晶合金变压器在配电领域具有强劲的竞争优 势，2014 年随着国家电网推广节能变压器，非晶材料迎来一波需求爆发， 但 2017 年起国家电网配网招标总量大幅下滑，非晶合金变压器随之陷入 低谷期。 近年来随着研发推进，使用非晶定子铁芯的非晶电机已实现量产 化， 其成本较高的问题有望随着规模化生产逐步解决， 在节能减排的大环 境下，非晶电机未来具有广阔的想象空间。 折叠屏手机有望推动非晶结构件需求：折叠屏手机有望推动非晶结构件需求：折叠屏手机兼具便携性与娱乐性

5、， 是近两年来市场关注的热点。 为了实现手机折叠屏紧密贴合以及平面展开 等操作， 折叠屏手机关键技术难点之一在于铰链的生产，而非晶合金可以 完美满足相应的要求。 目前华为、 柔宇等手机制造商已正式采用非晶合金 作为铰链的关键材料， 随着未来折叠屏手机渗透率逐步提升，非晶合金在 结构件领域的需求有望稳步增长。 无线充电小型设备无线充电小型设备接收端磁性材料接收端磁性材料 纳米晶材料为最佳选择：纳米晶材料为最佳选择：无线充电软 磁材料包括铁氧体、非晶、纳米晶，由于纳米晶综合性能更为优异，且能 -10% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 有色金属沪深300 核心观点核心观点 分析师分析师

6、 证券研究报告证券研究报告 行行 业业 专专 题题 报报 告告 行行 业业 报报 告告 有有 色色 金金 属属 行行 业业 行业专题报告 长城证券2 请参考最后一页评级说明及重要声明 够做到柔软超薄， 已成为手机接收端最佳选择， 而铁氧体凭借成本优势在 对尺寸不敏感的无线发射端以及大型设备接收端领域仍占据领先。 近年来 随着无线充电技术改进以及设备优化， 困扰手机无线充电的两大难题：充 电速度慢、放置位置要求严苛已基本解决， 无线充电领域有望迎来一轮爆 发，释放纳米晶材料需求。 相关上市公司相关上市公司（未覆盖）（未覆盖）-宜安科技宜安科技-块状非晶龙头：块状非晶龙头：宜安科技是目前国内 少数

7、能够实现块状非晶材料生产的企业， 也是唯一将非晶材料应用于汽车 行业的企业。 根据公司公告， 公司包括铰链在内的非晶合金产品已批量向 小米、OPPO、华为等国内知名手机厂商供应。随着折叠屏手机渗透率提 升，非晶小型结构件逐渐开发普及，公司业绩具有广阔的想象空间。安泰安泰 科技科技-纳米晶材料龙头纳米晶材料龙头：安泰科技原是国内非晶板带材龙头，2014 年即拥 有板带材 4 万吨年产能。 近年来通过缩减与调整， 非晶产能下调至 2 万吨， 而纳米晶带材产能达到 3000 吨，产能位居全球首位。随着纳米晶下游逐 渐培育成熟，公司纳米晶业务有望推动业绩稳步增长。 风险提示风险提示：非晶纳米晶材料技术

8、陷入瓶颈、折叠屏手机渗透不及预期、非 晶电机普及不及预期、无线充电设备应用推广不及预期 qRrMqRqQtOnMtMoMqNrRqP8OdN9PnPpPpNqQlOmNqQlOmOsQ9PrRxOxNmNrOwMrNvM 行业专题报告 长城证券3 请参考最后一页评级说明及重要声明 目录目录 1. 非晶纳米晶-崛起中的高端新材料 . 6 1.1 非晶纳米晶材料对比普通金属材料具有更高强度和可塑性 . 6 1.2 我国非晶合金起步较晚发展快 目前已位居国际第一梯队 . 10 1.3 非晶带材制备技术成熟 块状非晶生产难度较高 . 11 1.4 非晶电机及无线充电有望拉动非晶及纳米晶材料需求增长 .

9、 14 2. 非晶合金下游应用以磁性材料为主 结构件需求有望受折叠屏手机推动 . 16 2.1 磁性材料是非晶合金的主要应用 非晶电机或成新需求点 . 16 2.2 折叠屏手机有望带动非晶合金结构件需求提升 . 20 2.3 非晶合金在军工材料、体育器材等领域均有重要应用 . 22 3. 纳米晶材料无线充电小型设备接收端主流材料. 24 3.1 无线充电目前多应用电磁感应技术 . 24 3.2 无线充电手机软磁材料中纳米晶材料为最优选择 . 25 3.3 无线充电市场发展迅速 有望带动纳米晶需求 . 27 4. 标的公司 . 30 4.1 宜安科技：块状非晶龙头 . 30 4.2 安泰科技:

10、纳米晶材料龙头 . 31 行业专题报告 长城证券4 请参考最后一页评级说明及重要声明 图表目录图表目录 图 1：晶体金属存在晶界 . 6 图 2：非晶态金属长程无序不存在晶界 . 6 图 3：非晶、过冷液体、液体、晶体间关系 . 7 图 4：非晶体形成过程 . 7 图 5：非晶合金与其他材料屈服强度对比 . 7 图 6：非晶合金与其他材料比强度对比 . 7 图 7：非晶合金与其他材料弹性对比 . 7 图 8：非晶合金杨氏强度及结构强度 . 7 图 9：晶体、非晶、纳米晶形成原理 . 9 图 10：四代纳米晶带材 . 9 图 11：非晶合金历史沿革 . 10 图 12：非晶合金临界尺寸的发展 .

11、 10 图 13：非晶体高尔夫球杆击球头 . 10 图 14：单辊旋辊急冷法工艺 . 11 图 15：溅射法工艺 . 11 图 16：单辊旋辊急冷法设备 . 11 图 17：铁基非晶合金带材 . 11 图 18：热喷涂技术 . 13 图 19：各类非晶合金涂层特点对比 . 13 图 20：非晶合金材料小型结构件应用 . 15 图 21：非晶干式变压器结构图 . 17 图 22：油浸式变压器结构图 . 17 图 23： SH15 非晶变对比 S11、S13 硅钢变综合损耗降幅 . 18 图 24：非晶合金变压器和薄规格硅钢变压器应用优势对比 . 18 图 25：非晶变压器在电力传输系统中的应用

12、. 18 图 26：国家电网配网设备招标总量 . 19 图 27： 北极鸥非晶盘式轴向电机 . 19 图 28：湘电股份非晶电机 . 19 图 29：部分智能手机采用非晶合金 SIM 卡针 . 20 图 30：图灵手机采用非晶合金外框 . 20 图 31：华为 Mate XS . 20 图 32：华为鹰翼铰链专利 . 21 图 33：折叠屏手机将手机与平板电脑的功能合为一体 . 22 图 34：特斯拉鹰翼门锁扣 . 22 图 35：非晶合金在医疗器械中的应用 . 22 图 36：非晶合金在军事航空领域应用 . 23 图 37：非晶合金在体育器材中的应用 . 23 图 38：常用无线充电方式及其

13、特性 . 24 图 39：无线充电设备中软磁材料的应用 . 25 图 40：隔磁材料原理 . 25 图 41：纳米晶材料对比铁氧体材料同充电效率下更轻薄 . 27 图 42：无线充电应用广泛 . 27 行业专题报告 长城证券5 请参考最后一页评级说明及重要声明 图 43：iPhone12 采用磁吸式无线充电 . 28 图 44：预装无线充电设备车型比例 . 28 图 45：无线充电市场规模（亿美元） . 29 图 46：无线充电将在智能手机中快速渗透 . 29 图 47：无线充电市场拆分（按价值） . 29 图 48：宜安科技 2015-2020H1 营业收入情况 . 30 图 49：宜安科技

14、 2015-2020H1 归母净利润情况 . 30 图 50：安泰科技架构 . 31 图 51：安泰科技 2015-2020H1 营业收入情况 . 31 图 52：安泰科技 2015-2020H1 归母净利润情况 . 31 表 1：非晶合金优点及应用领域 . 8 表 2：非晶板带材制造工艺 . 12 表 3：非晶合金镀层（非晶合金膜）制造工艺 . 12 表 4：块体非晶合金制造工艺 . 13 表 5：铁基非晶合金与硅钢片主要性能对比 . 16 表 6：SH15 型非晶变压器与 S11、S13 型硅钢变压器空载损耗对比 . 17 表 7：折叠屏手机分类特点 . 21 表 8：铰链支撑件技术工艺

15、. 22 表 9：铁氧体和非晶及纳米晶合金材料主要参数对比 . 26 表 10：宜安科技产能情况 . 30 行业专题报告 长城证券6 请参考最后一页评级说明及重要声明 1. 非晶纳米晶非晶纳米晶-崛起中的高端新材料崛起中的高端新材料 1.1 非晶纳米晶非晶纳米晶材料对比普通金属材料具有更高强度和材料对比普通金属材料具有更高强度和 可塑性可塑性 非晶合金，也称金属玻璃、液态金属（由美国 Liquidmetal Technology 翻译而来） ，是由合 金材料熔体超急冷凝固（通常大于 100K/s） ，凝固时原子来不及有序排列结晶，得到的固 态合金是长程无序结构，组成它物质的分子(或原子、离子)

16、不呈空间有规则周期性，没有 晶态合金的晶粒、晶界存在。这种非晶合金具有许多独特的性能，由于它的性能优异， 从 80 年代开始成为国内外材料科学界的研究开发重点。 图图 1：晶体金属存在晶界晶体金属存在晶界 图图 2：非晶态金属长程无序不存在晶界非晶态金属长程无序不存在晶界 资料来源：百度文库非晶态金属材料讲解长城证券研究所 资料来源：百度文库非晶态金属材料讲解长城证券研究所 通常情况下，熔液在低于 Tm（结晶聚合物熔点）温度时开始结晶，最终形成固态晶体结 构。但非晶材料是由熔液态在 Tg-Tm（过冷液相区）温度间进行超急冷凝固，从而快速 跳过结晶过程，在低于 Tg（晶化温度，玻璃态向高弹态开始

17、转变的温度）温度时形成相 对稳定的非晶体结构。Tg-Tx 温度为非晶结构的过冷液相区：当非晶合金重新加热达到 Tg 时（晶化温度） ，会呈现超高塑性变形行为，延展性最高可达 150 倍，便于非晶合金进 行加工处理；而当温度达到 Tx（脆化温度）时非晶合金会开始晶化，失去非晶态的力学 特性。因此 Tg-Tx 区间越大，Tg 晶化温度越低，非晶合金的加工难度越低，但同时非晶 合金的稳定性也随之降低。 行业专题报告 长城证券7 请参考最后一页评级说明及重要声明 图图 3：非晶、过冷液体、液体、晶体间关系非晶、过冷液体、液体、晶体间关系 图图 4：非晶体形成过程非晶体形成过程 资料来源：非晶态物质的本

18、质和特征长城证券研究所 资料来源：百度文库非晶态金属材料讲解长城证券研究所 块体非晶合金具有的强度是其对应晶体的 2-3 倍， 有着较高弹性应变极限、 较低的弹性模 量，在过冷液相区会出现超高塑性变形行为，其力学行为（如变形和断裂等）明显不同 于晶态合金材料，部分种类如 Fe 铁基非晶还具有优异的磁性能。等原子比多组元合金在 具有高混合熵的情况下可以形成简单的固溶体，具有高强度、高塑性的特点，该类合金 目前称为高熵合金。 图图 5：非晶合金与其他材料屈服强度对比非晶合金与其他材料屈服强度对比 图图 6：非晶合金与其他材料比强度对比非晶合金与其他材料比强度对比 资料来源：百度文库非晶态合金解析长

19、城证券研究所 资料来源：百度文库非晶态合金解析 长城证券研究所 图图 7：非晶合金与其他材料弹性对比非晶合金与其他材料弹性对比 图图 8：非晶合金杨氏强度及结构强度非晶合金杨氏强度及结构强度 资料来源：百度文库非晶态合金解析长城证券研究所 资料来源：百度文库非晶态合金解析 长城证券研究所 行业专题报告 长城证券8 请参考最后一页评级说明及重要声明 非晶合金种类繁多，从组成材料来看，可分为 Pd 基（钯基） 、Mg 基（镁基） 、稀土基、 Ti 基（钛基） 、Fe 基（铁基） 、Cu 基（铜基） 、Ni 基（镍基） 、Zr 基（锆基） 、Al 基（铝 基）等多种非晶合金体系。从形态来看，非晶合金

20、可以分为块状非晶（厚度1mm） 、非 晶板带材、非晶丝、非晶粉末、非晶镀层等。再详细划分来看，仅从力学性能看，块状 非晶又包含至少三种不同类型： 1. 室温脆性的但弹性应变极限很大（2%）的块体非晶合金，如 ZrTiCuNiBe（锆钛铜镍 铍合金） 2. 室温有塑性但是无加工硬化的块体非晶合金，如 PtCuNiP（铂铜镍磷合金） 3. 室温有塑性又有加工硬化的块体非晶合金，如 CuZrAl（铜锆铝合金） 表表 1：非晶合金优点及应用领域非晶合金优点及应用领域 非晶合金优点非晶合金优点 应用领域应用领域 优异的动力学性能 部分材料压缩强度、断裂韧性非常高，弹性模量较低 军用设备材料等 良好的加工

21、性能 在过冷液相区呈现不同程度的超塑性。延伸率可轻易达到 15000% 多应用领域 优良的软磁、硬磁性能 Fe 基非晶合金的饱和磁化强度达到 1.5T 以上，而矫顽力低于 1A/。部分材 料经过后续热处理成为纳米晶合金后，软磁及硬磁性能更为优异 电力设备 抗腐蚀能力强 FeCrMoBP 非晶合金的耐蚀性比常规不锈钢强 10000 倍 军用设备、船舶、航空航天 良好的生物相容性 部分 Ti 基、Zr 基、Fe 基、Mg 基、Ca 基非晶合金具有较好的生物相容性 医疗器械 良好的表面光洁度 手机外壳、智能表壳 资料来源： 块体非晶合金 长城证券研究所 由于非晶合金的制备需要超急冷凝固，技术难度较高

22、，设备成本较高技术难度较高，设备成本较高，且若尺寸较大内 部难以实现非晶化，因此非晶合金的制造存在尺寸限制（最大临界尺寸）非晶合金的制造存在尺寸限制（最大临界尺寸） 。大多数种类的 非晶合金最大临界尺寸均在 10mm 以内，1997 年发明的 Pd 基合金达到 72mm，但与其他 合金相比仍有较大差距，一定程度上限制了非晶材料的应用。同时，由于非晶合金的制 备本质上是熵增的过程，热力学不稳定，受热有晶化倾向热力学不稳定，受热有晶化倾向，因此使用条件也较为严格， 大多不适用于高温环境。同时，非晶合金硬度高、脆性高，也导致加工难度较其他材料非晶合金硬度高、脆性高，也导致加工难度较其他材料 更大更大

23、。 纳米晶合金纳米晶合金是在非晶态的基础上，通过特殊的热处理，让它形成晶核并长大，但控制晶 粒大小在纳米级别（100 纳米以内） ，不形成完全的晶体，这时形成的结构就是纳米晶， 实际上是非晶和纳米晶的混合结构。目前用作软磁材料的纳米晶主要是 Fe、Ni、Si、B、 P 等组成的合金。 与对应的非晶材料相比，纳米晶合金表现出更佳的强度、硬度，更良好的韧性，更小的与对应的非晶材料相比，纳米晶合金表现出更佳的强度、硬度，更良好的韧性，更小的 弹性模量和延展性，更好的扩散性，更高的比热，更大的热膨胀系数，更优良的软磁性弹性模量和延展性，更好的扩散性，更高的比热，更大的热膨胀系数，更优良的软磁性 特点。

24、但由于纳米晶合金是在非晶合金的基础上加工而成，其保留了非晶合制造成本较特点。但由于纳米晶合金是在非晶合金的基础上加工而成，其保留了非晶合制造成本较 高、难以制造大尺寸合金、加工难度高的缺点。高、难以制造大尺寸合金、加工难度高的缺点。 行业专题报告 长城证券9 请参考最后一页评级说明及重要声明 图图 9：晶体、非晶、纳米晶形成原理晶体、非晶、纳米晶形成原理 资料来源：青岛云路官网 长城证券研究所 随着电子产品正在向高频、节能、小型、集成化方向发展，应用频率也在不断提高，带 材一代代更新。从最初的传统制带工艺（国内现有生产水平）厚度 22-30m，到现在带 材发展到三代、四代，用先进制带工艺（国际

25、先进生产水平）可做到 14-22m。而且掌 握了更薄的制带技术。纳米晶带材的发展趋势就是超薄带。 图图 10：四代纳米晶带材四代纳米晶带材 资料来源：艾邦智造 安泰科技 长城证券研究所 行业专题报告 长城证券10 请参考最后一页评级说明及重要声明 1.2 我国非晶合金起步较晚发展快我国非晶合金起步较晚发展快 目前已位居国际第一目前已位居国际第一 梯队梯队 1934 年非晶合金材料问世，近百年来全球对非晶合金的研究取得了非常显著的进展。目 前已形成的非晶合金包括 Fe 基（铁基） 、Zr 基（锆基） 、Mg 基（镁基）等成百上千种合 金材料， 冷却速率要求由最初的106K/s 降低至部分材料的

26、1K/s， 形成材料的尺寸也由最 初的薄薄的 nm 级非晶膜发展到如今 10mm 级乃至 100mm 级的块状非晶，性能上也呈现 出不同分化。 图图 11：非晶合金历史沿革非晶合金历史沿革 资料来源：长城证券研究所 1980 年代美国非晶合金开始大规模产业化，主要集中在变压器领域的非晶带材。2000 年 前后日本非晶行业也开始产业化，主要代表企业为日本日立金属。与此同时，Liquidmetal Technology 作为小型块状非晶合金的生产商也实现上市。 图图 12：非晶合金临界尺寸的发展非晶合金临界尺寸的发展 图图 13：非晶体高尔夫球杆击球头非晶体高尔夫球杆击球头 资料来源：百度文库 非

27、晶态金属材料讲解长城证券研究所 资料来源：艾邦高分子 长城证券研究所 行业专题报告 长城证券11 请参考最后一页评级说明及重要声明 1970s 我国开始对非晶合金材料进行了研究，虽然起步较晚，但其发展迅速。 “七五”期 间建成了百吨级的非晶合金带材生产线，非晶合金带材宽达 100mm； “八五”期间实现了 非晶合金带材在线自动卷取技术，并实现了年产量 20 万条的非晶带材生产线； “九五” 期间建成了国家非晶超微晶工程技术研究中心。目前我国万吨级带材生产线投产，拥有 配电用非晶宽带企业 11 家，设计产能 35 万吨；纳米晶企业 240 家，设计产能 4.6 万吨； 非晶粉末企业 6 家 ，块

28、体非晶企业 11 家。 1.3 非晶带材制备技术成熟非晶带材制备技术成熟 块状非晶生产难度较高块状非晶生产难度较高 非晶板带材制造主要依靠熔体态急冷法，分为单辊法和双辊法。经过数十年来的发展，非晶板带材制造主要依靠熔体态急冷法，分为单辊法和双辊法。经过数十年来的发展， 该技术已较为成熟，欧美及国内多家企业均已实现大规模批量生产。该技术已较为成熟，欧美及国内多家企业均已实现大规模批量生产。 图图 14：单辊旋辊急冷法工艺单辊旋辊急冷法工艺 图图 15：溅射法工艺溅射法工艺 资料来源：百度文库非晶态合金解析长城证券研究所 资料来源：百度文库非晶态合金解析 长城证券研究所 图图 16：单辊旋辊急冷法设备单辊旋辊急冷法设备 图图 17：铁基非晶合金带材铁基非晶合金带材 资料来源：百度文库非晶态合金解析长城证券研究所 资料来源：百度文库非晶态合金解析 长城证券研究所 行