否极“钛”来 丨中国钛合金行业发展趋势

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钛，在地壳中的丰度为0.56%，比铜多61倍，地球表面10公里厚的地层中，随便从地下抓起一把泥土，其中都含点钛，世界上储量超过千万吨的钛矿并不稀罕，分布在澳大利亚、南非、中国、印度和肯尼亚等广泛地区。中国的钛铁矿储量2.2亿吨，占全球总储量的28.6%，居世界第一。

如此看来貌似钛并不稀有，但是熔炼技术复杂、加工难度大却使得钛合金被归类为“稀有”的战略金属。世界上目前仅有美国、俄罗斯、日本、中国四个国家掌握完整的钛工业生产技术。而相比起另外三个国家，中国是全球唯一一个不仅掌握完整钛工业生产技术，而且具有丰富钛资源的国家。

钛合金的特性和应用

钛合金，它的密度小、强度高、导热系数低、耐高温低温性能好，被广泛用于航空航天，可以用来制造发动机的风扇、压气机盘件和叶片、火箭发动机和人造卫星壳体等，被誉为“太空金属”；

它耐腐蚀、比强度高，用于潜艇耐压壳体、螺旋桨、喷水推进器等，也被称为“海洋金属”；

它生物相容性好、无磁性、形状记忆功能，被用来制作人工关节、人工植牙和正牙、心脏起搏器、心血管支架、手术器械等。

钛合金行业特点

世界上已研制出的钛合金有数百种，常用的合金有20多种，其中Ti-6Al-4V合金是钛合金工业中的王牌合金，占全部钛合金品类的80%左右，其他许多钛合金都可以看作是Ti-6Al-4V合金的改型。

钛及钛合金硬度大、热导率很低，在切削过程中产生的高温会破坏钛合金零件的表面完整性，导致零件几何精度下降和出现严重减少其疲劳强度的加工硬化现象。它易与模具结合、加热时又易吸附有害气体等特点，技术较为复杂、制备难度较大，加工工艺要求较高，造成了该行业具备很高的技术壁垒。以上种种壁垒，导致目前全球钛合金生产商竞争格局非常稳定。

在美国，国际知名的钛合金制品公司有阿勒格尼（ATI）、美国钛金属公司（Timet）、RTI国际金属等。

在俄罗斯，有行业龙头阿维斯玛镁钛联合企业（VSMPO-AVISMA），波音公司35%—40%、空客60%的钛金属制品都来自这家公司，它几乎承担了俄罗斯所有的钛合金生产量。2018年4月13日，俄罗斯宣布停止向美国供应波音公司制造所需的钛合金。这个消息引起了极大的关注，这可以说是俄罗斯对美国制裁的最强力报复之一。

中国钛合金市场

钛合金材料及其铸造技术最开始是为适应航空航天工业的的需要而发展起来的，在全球钛合金消费结构中，航天和工业领域合计占比约90%。在国内钛合金消费结构中，化工行业占比45%，排名第一；航空航天领域占比18%，排名第二；可见我国航空用钛材市场存在很大的消费潜力。

在高端化工、航空航天、船舶和电力等行业需求带动下，近年来我国钛行业需求总体呈现上升趋势，高端钛合金需求不断增加，2018年中国钛加工材消费量为5.74万吨，同比增长4.2%。

中国钛合金材料生产企业约有30家，但生产、应用、研究能应用到航空航天领域的，高端的钛合金材料的骨干企业不超过10家，其中宝钛、西北院（西部超导+西部材料）为中心的西北地区，占全国产量45-50%，代表我国钛合金材料加工业最高水平；宝钢特钢、南京宝色为代表的长江中下游地区，产量占全国20%；抚顺钛钢、沈阳有色加工为主体的沈阳地区，产量占全国30%。目前宝钛股份、西部超导和西部材料三家公司占国内高端钛合金材料市场的81.5%。

中国钛合金行业的增长空间

上图中的飞机，是美国高空高速侦查机SR-71，外号“不死黑鸟”，最高飞行高度2.5万米，最快飞行速度3.2倍音速，是有史以来最快的飞机，服役25年没有一架被击落。原因很简单，就连导弹也追不上它。它在进行3马赫高速巡航时，因空气摩擦产生高温，热胀冷缩使机身伸长30多厘米，机翼边缘温度高达600多度。此时机体表面温度将超过常用铝制蒙皮的承受极限，换成钢材又会大大增加重量，影响到飞行速度和升限等性能参数。最终，黑鸟机身采用了昂贵的钛合金，每架SR-71上用到的钛有30吨，达到飞机结构总重量的93%，号称“全钛飞机”。

在军用领域，各国会限制军用钛合金的出口，另外出于国家安全考虑，航天军工企业基本也只会向本国采购钛合金产品。近年来我国军用航空钛材和民用航空钛材需求量不断增长，2012-2018年中国航空航天用钛材需求量从3656吨增长至8824吨。未来根据中国商飞数据，C919、ARJ21对应的单通道喷气客机、涡扇支线客机的交付量预计为4195架、773架。鉴于C919及ARJ21顺利交付，在不考虑未来C929等下一代国产机型的情况下，保守估计未来10年民机带来的航空航天钛合金增量需求将达到1.4万吨；而军机升级将拉动2.3万吨航空航天钛合金需求。航空航天钛合金价格，高温合金约30-40万/吨，高强度挤压型材约5万/公斤，未来市场空间巨大。

中国钛合金行业的发展趋势

（1）高温钛合金需求前景旺盛

随着我国航空航天事业的迅猛发展，特别是航空发动机的发展，对钛合金材料的需求量也在急剧增加。为了提高航空发动机的推重比，钛合金被越来越多地应用到压气机部件的制造中，对于一台先进的发动机，高温钛合金和钛合金的用量已分别占发动机总结构质量的55%-65%和25%-40%，航空发动机性能的不断提升对高温钛合金提出了更高的要求。

（2）外科植入物用钛合金材料使用逐年增加

钛合金由于比强度高、生物相容性好、弹性模量较低、耐蚀性好等特点，成为理想的外科植入物金属材料，随着临床医学的进步，外科植入物需求急剧攀升，国内很多医疗生产厂家已将钛合金材料植入物作为产品开发的重点。随着我国医疗改革的深入，外科植入物用钛合金材料的使用也会逐年增加。

（3）低成本高效钛合金铸造工艺得到发展

近年来，为了满足大型复杂薄壁钛合金精密铸件的研制需求，石墨型、金属型、陶瓷型等精密铸造工艺得到了不断改进与发展，这也为低成本高效钛合金铸造工艺的进步提供了发展基础和空间。随着新兴技术的不断创新，钛合金先进焊接技术以其低成本、低污染、高效率和高质量的优越特性，未来发展空间也非常广阔。