液态金属
液态金属的特点
液态金属的特点
液态金属是指在室温下处于液态的金属物质，具有以下特点： 1. 高传导性：液态金属具有很高的电导率和热导率，可以很好地传导电能和热能。
2. 高流动性：液态金属具有很好的流动性，可以自由地流动和变形，因此可以用于形成各种形状和结构的金属制品。
3. 高反应性：液态金属具有很高的反应性，可以与其他物质发生化学反应和物理变化，因此可以用于制备各种金属合金。
4. 高密度：液态金属具有很高的密度，因此可以用于制作重型结构件和高密度电子元件。
5. 高抗腐蚀性：液态金属具有很好的抗腐蚀性，可以在恶劣环境下长期稳定存在，因此可以用于制作耐腐蚀的金属制品。
6. 高温性能：液态金属具有很好的高温性能，可以在高温下保持稳定性和流动性，因此可以用于制作高温材料和高温设备。
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液态金属综述
液态金属综述引言液态金属是一种具有特殊性质的金属，其在常温下呈现液态状态。
与传统的固态金属相比，液态金属具有独特的物理、化学和力学特性，因此在许多领域有着广泛的应用。
本文将对液态金属的特性、制备方法、应用领域等进行综述。
液态金属的特性液态金属具有以下几个特点：1.低熔点：液态金属的熔点通常较低，使其在室温下就能处于液态状态。
例如，汞是一种常见的液态金属，其熔点为-38.83℃。
2.高表面张力：液态金属具有较高的表面张力，使其能够形成球状或滴状。
这种特性使液态金属在某些应用中具有优势，例如在微流体领域中的应用。
3.良好的导电性：液态金属具有良好的电导性能，使其在电子器件中有着广泛的应用。
例如，液态金属合金在柔性电子领域中具有重要的作用。
4.可塑性：液态金属具有较高的可塑性，可以通过外力加工成各种形状。
这种特性使液态金属在制备复杂结构的材料中具有优势。
液态金属的制备方法液态金属的制备方法主要有以下几种：1.熔融法：将固态金属加热至其熔点以上，使其转化为液态。
这是最常见的制备液态金属的方法，例如熔化铝、铁等。
2.电化学法：通过电解或电解合金化的方法制备液态金属。
这种方法可以制备出高纯度的液态金属，例如电解汞。
3.化学反应法：利用化学反应生成液态金属。
例如，通过还原反应制备液态汞。
4.物理法：利用物理现象制备液态金属。
例如，利用超声波、激光等方法制备液态金属。
液态金属的应用领域液态金属在许多领域都有着重要的应用，下面列举了几个主要的应用领域：1.电子器件：液态金属具有良好的导电性和可塑性，使其在电子器件中有广泛应用。
例如，柔性电子器件中的液态金属合金可用作导电线材或电极材料。
2.医疗领域：液态金属在医疗领域中有着重要的应用，例如用作医疗器械的制备材料。
液态金属具有较好的生物相容性和可塑性，能够满足医疗领域对材料的特殊要求。
3.能源领域：液态金属在能源领域中有着广泛的应用，例如用作燃料电池的催化剂、储能材料等。
铋基液态金属
铋基液态金属铋基液态金属是一种具有独特物理化学性质的金属材料，其熔点低于其他常见的金属材料，并在室温下具有良好的流动性。
这种金属材料在电子、航空、航天等领域具有广泛的应用前景。
一、铋基液态金属的基本性质铋基液态金属通常是由铋、铅、锡等元素组成的合金，其熔点可低至数百摄氏度。
这种金属在室温下呈液态，可以在空气中稳定存在，并且具有良好的导电性和流动性。
由于这些特性，铋基液态金属可以被应用于许多不同的领域。
二、铋基液态金属的应用1. 电子领域铋基液态金属在电子领域中有着广泛的应用，其中最著名的应用是用于制造晶体管。
传统的晶体管使用的是固体材料，而铋基液态金属可以用于制造更小、更快速和更高效的晶体管。
此外，铋基液态金属还可以用于制造电池和其他电子器件。
2. 航空、航天领域铋基液态金属的另一个重要应用是在航空和航天领域。
由于这种金属具有低密度和良好的导电性，因此可以被用于制造航空器和航天器的轻质导电结构。
此外，铋基液态金属还可以用于制造航空器和航天器的热管理系统。
3. 其他领域除了上述两个领域，铋基液态金属还可以被应用于许多其他领域。
例如，它可以被用于制造医疗器械和生物材料，还可以被用于制造太阳能电池和光电传感器等光电器件。
三、铋基液态金属的未来发展随着科学技术的不断进步，铋基液态金属的应用前景越来越广阔。
未来，这种金属材料可能会被应用于制造更高效、更环保的能源转换和储存设备。
例如，可以将铋基液态金属用于制造更高效的太阳能电池和燃料电池。
此外，随着生物技术的不断发展，铋基液态金属也可能会被应用于制造更安全、更有效的生物药物和生物材料。
液态金属的特点
液态金属的特点
液态金属是一种特殊的金属相态，具有以下特点：
1. 高流动性：液态金属具有非常高的流动性，因为它们的分子间距相对较远，分子之间的相互作用力较小。
这使得液态金属可以被塑成各种形状，而且可以很容易地流动到不同的位置。
2. 高电导率：液态金属的电导率比固态金属高得多，这是由于液态金属的原子更加松散，易于被电子移动。
3. 高热导率：液态金属的热导率也比固态金属高，因为液态金属的分子更加自由地运动，可以更快地传递热量。
4. 低表面张力：液态金属的表面张力很低，这意味着它们可以在许多不同的表面上流动，而不是像水一样只能流动在特定的表面上。
5. 高腐蚀性：液态金属容易被氧化或腐蚀，因此需要注意保存和处理。
总之，液态金属在许多方面都比固态金属表现得更加独特和有趣。
它们被广泛应用于各种工业和科学领域，包括航空航天、医学、电子、能源等。
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液态金属的表面张力与浸润
目录
• 液态金属的表面张力 • 液态金属的浸润性 • 液态金属的表面张力与浸润性的关系 • 液态金属的表面张力与浸润性的实验研究 • 液态金属的表面张力与浸润性的未来展望
01
液态金属的表面张力
表面张力的定义
表面张力：液体表面 所受的垂直于液面的 内力或单位长度上的 力。
润湿铺展
在电子封装、印刷电路板制造等领域，需要将液态金属润湿并铺展在固
体表面上。通过改善液态金属的浸润性，可以提高润湿铺展的效果，从
而提高产品质量和可靠性。
02
自修复机制
在液态金属机器人等领域，液态金属可以在固体表面自由流动和变形。
通过调节浸润性，可以实现液态金属的自修复机制，提高机器人的适应
性和可靠性。
完善理论模型
未来研究将致力于完善液态金属表面张力与浸润性的理论模型，以 便更准确地预测液态金属在不同条件下的表现。
拓展应用领域
随着研究的深入，液态金属在更多领域的应用前景将被发掘，如生 物医学、能源等领域。
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04
液态金属的表面张力与浸润性的 实验研究
实验目的
探究液态金属的表面张力与浸润性之 间的关系。
分析液态金属表面张力对浸润性的影 响机制。
验证液态金属在不同材料表面的浸润 性差异。
实验材料与方法
01
选择几种具有代表性的 液态金属，如汞、铅、 锡等。
02
准备不同材料的表面， 如玻璃、塑料、金属等 。
浸润性是指液体在固体表面上扩散、附着和形成接触角的能力。当液态 金属与其他物质接触时，浸润过程会改变其表面张力。
当液态金属与某些物质接触时，其表面张力会降低，这有利于浸润过程 的进行。例如，液态金属在某些疏水材料表面的浸润能力较强，而在亲
液态金属热界面材料
液态金属热界面材料一、概述液态金属热界面材料是一种新型的高温热导材料，它能够快速地传递热量，具有优异的导热性和耐高温性能。
因此，液态金属热界面材料广泛应用于航空、航天、军工等领域。
二、液态金属热界面材料的特点1. 高导热性能：液态金属热界面材料具有优异的导热性能，其导热系数可达到1000W/(m·K)以上。
2. 良好的流动性：液态金属可以在微小空间内自由流动，因此可以填充各种不规则形状的接触面。
3. 耐高温性能：液态金属具有良好的耐高温性能，在高温环境下不易氧化、蒸发和分解。
4. 良好的密封性：液态金属可以填充接触面之间的微小缝隙，从而实现良好的密封效果。
三、液态金属热界面材料应用领域1. 航空航天领域：在航空航天领域，液态金属热界面材料广泛应用于航天器的热控制系统、发动机冷却系统、导弹的热控制系统等。
2. 军工领域：在军工领域，液态金属热界面材料被用于军用雷达、通信设备、电子设备等高温工作环境中。
3. 电子领域：在电子领域，液态金属热界面材料被应用于CPU和GPU的散热器、LED灯的散热器等。
四、液态金属热界面材料的制备方法1. 真空吸附法：将液态金属通过真空吸附到两个接触面之间，然后使其冷却凝固即可。
2. 喷射法：将液态金属喷射到接触面之间，并使用压力将其填充进缝隙中。
3. 涂覆法：将液态金属喷射到一侧接触面上，并使用刮刀将其均匀地分布在整个接触面上。
五、液态金属热界面材料的优缺点1. 优点：（1）导热性能好；（2）能够填充微小缝隙，实现良好的密封效果；（3）耐高温性能好。
2. 缺点：（1）制备过程较为复杂；（2）液态金属易氧化、蒸发和分解。
六、结论液态金属热界面材料是一种具有优异导热性能和耐高温性能的新型材料，广泛应用于航空、航天、军工等领域。
其制备方法包括真空吸附法、喷射法和涂覆法。
虽然液态金属热界面材料存在一些缺点，但其优异的导热性能和良好的密封效果使其在高温环境下具有重要的应用价值。
液态金属的应用
液态金属的应用液态金属，是一种具有特殊性质和广泛应用价值的新型材料。
它具有高导电性、高导热性、良好的流动性和可塑性，因此在许多领域具有重要的应用价值。
本文将从电子产品、航空航天、能源、医疗器械和环保等方面介绍液态金属的应用。
液态金属在电子产品领域的应用已逐渐走入人们的视野。
由于其良好的导电性能，液态金属可以作为制造电子元器件的重要材料。
液态金属可以应用在导电线路或者晶体管之中，提高电子产品的性能和稳定性。
液态金属还可以在手机天线的制造中应用，提高信号接收效果，使用户体验更加顺畅。
液态金属在航空航天领域也有着重要的应用。
由于其良好的流动性和可塑性，液态金属可以用于制造飞机零部件、火箭发动机喷嘴等高温和高压场合的部件。
液态金属的抗高温和耐腐蚀性能使得其能够在极端环境下使用，因此在航空航天领域有着广泛的应用前景。
液态金属在能源领域的应用也值得关注。
由于其良好的导热性和耐高温性能，液态金属可以在核能、太阳能、风能等能源领域得到应用。
在核能领域，液态金属可以用于制造反应堆部件，提高核反应效率和安全性；在太阳能领域，液态金属可以用于制造太阳能集热器，提高太阳能的利用效率。
液态金属在医疗器械领域也有着潜在的应用前景。
由于其良好的生物相容性和可塑性，液态金属可以用于制造人工关节、种植物和牙科器械等医疗器械。
液态金属的抗菌性能也可以降低医疗器械的感染风险，保障患者的健康安全。
液态金属还可以在环保领域得到应用。
由于其良好的耐腐蚀性能和可循环利用性，液态金属可以用于制造环保材料，例如污水处理设备、垃圾处理设备等。
液态金属的高导电性和高导热性也可以用于制造节能环保的电子产品和设备，减少能源消耗和提高资源利用效率。
液态金属的表面张力与浸润
02
液态金属的浸润性
浸润性的定义
01
浸润性是指液态金属与固体表面 接触时，形成接触角大小的能力 。接触角越小，浸润性越好。
02
浸润性取决于液态金属的表面张 力、固体表面的性质以及环境因 素。
影响浸润性的因素
表面张力
液态金属的表面张力是影响浸润 性的重要因素。表面张力越大， 液滴越不容易展开，浸润性越差
单位
在SI单位制中，表面张力单位是牛顿 每米（N/m）。
影响表面张力的因素
01
温度
随着温度的升高，表面张力通常 会减小。
02
03
物质种类
压力
不同物质具有不同的表面张力。 例如，水的表面张力约为72.8 mN/m，而汞的表面张力约为 473 mN/m。
压力对表面张力的影响较小，但 在极高压力下也会产生一定影响 。
探究液态金属的表面张力与浸润性之间的关系。 验证液态金属在不同材料表面的浸润性差异。 分析液态金属表面张力对浸润性的影响机制。
实验材料与方法
材料
液态金属（如汞、镓等）、不同材质的表面（如玻璃、塑料、金属等）。
设备
表面张力计、浸润性测量仪、恒温器等。
实验材料与方法
方法 1. 将液态金属置于恒温器中，保持一定的温度。
表面张力在液态金属中的作用
金属液滴的形状
表面张力是决定液态金属液滴形 状的主要因素。在无外力作用下
，液态金属液滴通常呈球形。
金属薄膜的形成
表面张力在形成金属薄膜的过程 中起着重要作用。通过控制表面 张力，可以影响金属薄膜的厚度
和均匀性。
金属表面的润湿性
表面张力是影响液态金属与固体 表面接触状态的关键因素之一。 根据Young方程，表面张力是决 定液态金属是否能够润湿固体的
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液态金属行业研究报告第一节液态金属材料简述1.1液态金属的定义液态金属即非晶材料，是一种长程无序（短程有序）、亚稳态（一定温度晶化）、一定程度上的物理特性各向同性的金属材料，具有固态、金属、玻璃的特性，又称金属玻璃，具有高强度、高硬度、塑性、热传导和耐磨性等。
图1-1 液态金属具有长程无序结构1.2 液态金属的特点液态金属兼有玻璃、金属、固体和液体的特性，是一类全新性的高性能金属材料，具备很多不同于传统玻璃材料的独特的性质。
非晶材料具有高强度、高比强度、高硬度和高弹性形变等优点Liquidmetal在表面光洁度上远远高于镁、铝、钛、钢等金属。
1)是迄今为止最强的金属材料（屈服强度和断裂韧性最高）和最软的（屈服强度最低）金属材料之一；2) 具有接近陶瓷的硬度，却又能在一定温度下能像橡皮泥一样的柔软，像液体那样流动（超塑性），所以它又是最理想的微、纳米加工材料之一；3) 液态金属的强度（1900Mpa）是不锈钢或钛的两倍，易塑形堪比塑料，兼具了钢铁和塑料的优势，可以塑性加工。
工艺余成本优势优势劣势加工工艺 1.相对于一般的高强度合金制备，它具有净成形（Net-ShapeCasting）的特点，可以避免繁琐的后期机加工。
复合材料熔点较低，不适合用于高温环境，比如蒸汽机引擎部件等。
2.目前的制备的液态金属通常很薄，一般的锆-钛非晶合金只有 2.5cm 厚度，暂时不适用于大型的结构部件热敏塑性，可以用模具塑型，既简单又经济，而且精度高非晶合金的复合材料熔点低，避免了高温对复合成分中的金属性质造成损害无氧环境下成型，具有钝面的表面光洁度成本基本上是一次净成型，且表面光洁度高，省却大量的后加工；效率非常高，以宜安科技自制的压铸设备为例，每台机可以实现压铸600次/天，相比于CNC 加工数个小时加工一件的效率相比，成本优势相当显著，大约能降低一半的成本。
1.3 液态发展历程第二节液态金属的制备方法（1）甩带法当前市场上应用数量最大的液态金属为条带式，目前采用该方法每年可生产几十万吨液态金属。
此方法是利用快速旋转的铜辊，将喷敷其上的液态金属熔体经快速凝固后甩离辊面，形成厚度约几到几十微米的非晶及微晶带材，用来生产非晶合金带材。
该法可以获得105-107K/s的冷却速率，是替代硅钢片制作变压器的Fe-基非晶带材的主要制备方法。
以安泰科技所生产的铁基非晶合金带材为例，是将处于熔融状态的高温钢水喷射到高速旋转的冷却辊上，钢水以每秒百万度的速度迅速冷却，仅用千分之一秒的时间就将1300℃的钢水降到200℃以下，形成非晶带材。
A 是熔体炉包，B 是浇铸口，C 是高速旋转铜棍，D 是收集装置，E 是自动卷带装置。
（2）压铸成型法压铸成型为目前液态金属作为结构件所普遍采用的成型方式之一，具有生产效率高，成形性高等特点。
对于结构复杂的结构件尤其有优势，将传统的压铸技术与液态金属的材料性能很好的结合在一起，可以更加发挥出液态金属成型性强的特点。
适合于制作电子产品壳体，特别是超薄、小巧、轻便的3C产品。
由于液态金属对氧含量的敏感性较高，通常会采用真空压铸的方式。
以Liquidmetal所生产的钛-锆非金合金为例，是将熔融的钛、锆金属液体注入由塑料注塑机改装而成的液态金属注塑机中，在完全真空（防止氧化）的状态下迅速注塑、冷却成型。
（3）热压成型法热压成型为近期热度较高的液态金属的成型方式。
热压成型的流程为“原材料”到“熔铸为具体成分液态金属材料”再到“模具成型”。
该成型的过程需要控制在过冷液相区（玻璃转变温度Tg 与晶化温度Tx 之间的温度范围）内，使此时具有超塑性的液态金属在一定压力的条件下在模具中成型。
该成型方式的特点在于通过设计与工艺的配合，可以采用热压方式直接获得最终的产品，而不需要或者较少的需要后处理的工序。
同时由于液态金属极好的拓印能力，在表面处理方面也节省了大量的成本，同时又可以获得表面纹理相对复杂的产品。
（4）吸塑成型法苹果公司在八月底公布了一系列关于液态金属的专利，其中几篇显示其最近的研发方向包括液态金属类似吸塑成型的方式上。
通过工艺的控制，将液态金属部分加热成熔体以一定的速度与模具接触，使接触面快速凝固成液态金属。
结合吸塑成型本身的工艺和优势来看，该加工方式非常适合液态金属的快速生产，同时有效的降低了压铸产品中砂眼和流痕等缺陷，或将成为后续主流的生产方式。
第三节液态金属的应用与市场1.非晶合金带材变压器市场铁基非晶合金具有优良的软磁性能，高有效磁导率，但电阻率远比晶态合金高，因此可大大降低变压器的损耗和重量，提高使用频率，非晶的软磁特性已经在变压器领域得到广泛应用。
采用非晶合金带材制造的变压器的空载损耗和空载电流非常低，相比传统的硅钢片变压器其空载损耗下降80%左右，空载电流下降约85%，是目前节能效果最理想的配电变压器。
图1 非晶带材基非晶变压器产品表1 500kva型非晶变压器与S9硅钢变压器性能比较产品种类空载损耗/w负载损耗/w年运行损耗/kwh年节约能耗/kwh初始投资/元20年节约电费/元非晶190 3891 13011 8091 70200 64728硅钢S9 960 5100 21103 -- 54000 --市场容量分析年份20112012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2010需求量（万台）6.40 9.00 9.00 12.09 15.48 20.66 22.47 22.89 24.49 26.00 图1非晶变压器近十年需求量近十年的总需求量达到168万台，按照每台6.5万元的价格，则十年非晶合金变压器合计的市场规模达到一千多亿元，其中带动的非晶带材总需求量达到130.55万吨。
2015 年国家电网计划投资4202亿元建设电网，同比增幅24%，投资金额创新高。
预计每年对非晶带材需求12 万吨以上，而国内龙头安泰科技现有非晶带材产能为4万吨，剩余大部分需求仍需从日立金属购买，国内非晶带材目前还处于供不应求的状态。
2.3C市场得益于液态金属的易成型，液态金属可以一次成型，不需要繁琐的后处理工序即可得到接近使用状态的产品，在工业化生产中可以提高生产效率，节省大量的成本。
性能优势低熔点、超强塑形能力均一非晶化高屈服强度、高硬度优异的高强度重量比应用特点易成型，易塑性加工表面光滑，质感好，耐磨损，抗腐蚀不易破碎质量轻表面光滑度达到原子级别液态金属在消费电子领域的应用前景极为广泛，其中热门的有手机、可穿戴智能设备、笔记本电脑等。
随着液态金属技术的不断革新，它未来有可能逐渐替代现有的材料，成为继轻合金、工程塑料之后的消费电子产品第三代新材料。
3C设备2012 年（亿台）2013年（亿台）2014年（亿台）电脑 3.41 3.03 2.81 便携设备0.97 0.18 0.40 平板 1.20 1.84 2.63手机17.44 18.10 19.05总和23.12 23.15 24.89随着苹果在iPhone、iPad系列中大规模使用金属中框和金属外壳，市场规模快速增长，到2013年合计超过90亿美元。
根据IDC 数据，未来几年受印度、巴西等国市场驱动，预计2017年全球的智能手机出货量将达到16.86亿部。
如果按照智能手机的金属外壳渗透率30%测算，2017年仅智能手机对金属部件的需求规模为108亿美元，年复合增速将达到14.78%。
可见，搭载在这些快速增长的3C 产品上，液态金属零配件的前景非常广阔。
1.1.3 液态金属的主要应用领域液态金属由于具有独特的结构和特性，自从1959 年被发现以来一直被广泛关注，取得了丰厚的研究成果，已经成为当前最活跃的金属材料领域之一。
经过多年的推广，液态金属已经广泛应用在电子产品、航空航天、运动产品、医疗器械和军事领域中，目前在消费电子方面取得较大应用。
液态金属是国内少数具备全球领先水平、符合“中国制造2025”方向的新材料品种，战略性较强。
液态金属是轻合金的颠覆性新材料，产业化潜力巨大，有望在3C 领域率先放量（近期在美国发布的Turing 加密手机即将液态金属作为手机外壳），汽车、医疗、航空航天、军工、环保装备等领域也大有可为。
液态金属：向3C 产品结构件进军。
液态金属具有高比强度、高硬度、高耐磨性以及轻薄小巧、光洁度高的独特优势，有望成为新一代3C 产品结构件材料，且近期苹果与Liquidmetal 的相关合作催化剂不断。
宜安科技作为A 股唯一的3C 液态金属标的，主业向3C 领域转型渐入佳境，业绩稳增，且液态金属有望在明年正式供货，优点可以概括为三方面，一是性能优势，即高强度，高硬度，具有极强的耐磨性和耐腐蚀性；二是工艺优势，即容易塑型，可以通过注塑、压铸等工艺得到理想的形状，轻薄小巧、精度较高，而且由于是在完全真空状态下完成塑型，表面的光洁度非常高；三是成本优势，即由于表面光洁度好，不需要繁琐的后加工，节省了工艺成本。
缺点也不能忽视，一是从性能上讲，由于其高强度、高硬度，使得其弹性较差，不适合用于需要柔韧性的部件；同时，在长期的高强度负载环境中，液态金属容易出现裂纹扩展，不适合做大型承压的结构材料。
二是从工艺制备上看，复合材料熔点较低，不适合用于高温环境，比如喷气式飞机引擎部件等；而且，目前的制备的液态金属通常较小、较薄，一般的锆-钛非晶合金只有2.5cm 厚度，暂时不适用于大型的结构部件。
当前最易进入的市场是手机、平板电脑以及可穿戴电子设备的零配件领域。
通过业内专家了解，目前液态金属最容易进入的市场是手机卡槽、平板电脑或超级本的转轴，以及可穿戴电子设备的零配件。
由于液态金属具有轻薄小巧、耐磨、抗刻划的核心优势，在这些小型配件方面具有较高性价比，对现有的不锈钢、塑胶材料形成有力替代，这将为液态金属制品开启巨大的需求空间。
重点推荐公司（上市公司）目前，我国具非晶合金变压器生产能力的厂商约50 余家，包括置信电气、中电电气、北京科锐、特变电工、山东达驰、顺特电气、江苏华鹏、特变电工、杭州钱江电器集团、天威保变和西变等均具有了非晶合金变压器的生产能力。
虽然国内具备变压器生产能力的厂商已具一定数量，但。
置信电气置信电气引进GE的先进技术，在国内实现非晶合金变压器的规模化生产，一直主宰并引领国内非晶合金变压器产业的发展，已经挂网运行的非晶合金变压器共有10 余万台，占据国内非晶合金变压器约70%的市场份额，处于主宰行业的龙头地位。
尽管非晶变压器市场进入者较多，但具千台以上年产能的厂商数量较少，置信电气的龙头地位难以撼动，主要原因在于非晶合金变压器具有较高的技术门槛，以及对上游非晶带材的依赖。
日立金属国际上非晶合金宽带材最大生产厂商为日本日立金属，于2003年收购美国霍尼维尔公司的非晶金属-Metglas 业务部后，成为世界上最大的非晶材料生产商。