钛也被成为“空中金属” 预计中国航空钛材产值未来十年有望增加11万吨

2017-12-11 08:31

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钛是一种年轻的金属，以1948年美国杜邦公叶成吨生产海绵钛（钛合金前级产品）为标志，其正式成为工业性金属。钛自诞生就不航空航天结下不解之缘，其应用首先是仍军工和航空工业开始的。早在 1951 年美国就将钛用于飞机上，美国 1963 年研制的黑鸟侦察机用钛量高达 93%。从上世纪五十年代到现在，钛市场的最大用户始终属于航空。因此，钛也被成为“空中金属” 。

参考观研天下发布《2018-2023年中国钛白粉产业市场规模现状分析与投资发展前景研究报告》

航空工业是钛材最大消费市场（2014）

钛强度高，是铝合金的 1.3 倍，镁合金的 1.6 倍，不锈钢的 3.5 倍；热强度高，使用温度比铝合金高几百度，可在 450~500℃的温度下长期工作。其超众高比强度和耐高温的性能，特别适于制造飞机和各种航天器。

钛与传统金属的特性比较

性质	钛	镁	铝	镍	铜	钢
密度（g/cm）	4.54	1.74	2.7	8.9	8.9	7.87
熔点（℃）	1668	650	660	1455	1083	<1500
沸点（℃）	3260	1091	2200	3337	2588	<2700
导热率（10W/m·K）	0.1463	1.4654	2.1771	0.5945	3.8518	0.83
弹性模量（10MPa）	112.5	43.6	72.4	210	130	——
腐蚀率（mm/a)	0.0003	0.3	0.1	——	0.04	0.03
抗拉强度（10PSI)	160	55	83	180	150	200
比强度（10）	980	870	860	560	470	70

在航空发动机方面，推重比（发动机产生的推力不其自身重量之比）越高，发动机的性能越高。使用钛合金不仅能够减轻发动机的自重，而且可以忍受发动机压缩空气所产生的高温，增加发动机推力极限，仍而提高发动机的推重比。目前新一代航空发动机推重比已经超过 8，当航空发动机的推重比仍 4~6 提高到 8~10，压气机出口温度相应的从 200~300℃增加到 500~600℃时，原来用铝制造的低压压气机盘和叶片就必须改用钛合金。
大型客机制造的三大关键技术之一就是材料，大量使用复合材料和钛合金，飞机本身重量就会减轻，有利于减少油耗。目前，飞机上已经越来越多的采用钛合金，在波音787 上钛合金占比已达 15%，远高于 747 的 3%。空客曾尝试减少钛合金用量，A350钛合金只用了 9%。但是在市场中的失利使空宠不得不重新作出选择，改变设计后，空客 A350 钛合金用量则增至 14%。

飞机机身用钛量不断上升

我国航空技术发展路径与海外相比并无二致。我国商用客机机体钛用量从ARJ21的 4.8%提高至 C919 的 9.3%；歼击机机体结构的用钛量按不同机种从早期的 2%，提高至目前的 15%（歼 11）、20%（歼 15、歼 16）、35%（歼 20）。对比中美两国装备情况以及我国战略需求和商飞公司对我国未来二十年商用飞机交付数量的预测，预计中国航空钛材产值未来十年有望增加11万吨，产值400亿。

未来十年我国航空钛材需求

除高比强度和耐高温外，钛还具有耐腐蚀性强、储氢、超导和形状记忆等特殊功能，在武器装备、能源化工、冶金建筑和交通等领域也拥有广阔的应用前景。钛加工才还可根据形态划分为棒材、丝材、管材、板材和铸件。航空用钛 80%为棒丝才，其余 20%为管材和板材。

航空用高端钛材以棒丝才为主

	应用
棒材	飞机结构件、航空发动机、紧固件
丝材	紧固件
管材	舰船、化工
板材	舰船、化工、航空
铸件	医疗、体育

近年来，受益于我国整体经济的快速发展，钛材消费不断创新高，2012 年中国钛材消费突破 5 万吨达历史最高点。由于下游消费以强周期行业为主，受近两年宏观经济下行压力影响，钛材消费有所回落，但总体钛材消费趋势仍上行。

中国钛消费呈周期性

近十年我国钛材消费量（吨）

2013-2014年钛行业产能（万吨/年）

2014-2019年我国钛行业市场规模预测（亿元）

与海外钛材消费主要集中于航空业不同，我国钛材消费主要集中于化工、电力等民用工业。以 2014 数据为例，我国钛材消费总量 4.45 万吨，占全球消费总量的 30%，航空航天消费量仅占全球航空航天钛材消费量的 6%。高端钛材主要应用在航空领域，因此航空航天钛材消费占比过低直接导致我国高端钛材消费不足，钛材消费集中于中低端。

中国历年钛材消费结构

中国钛需求量主要集中于民用工业

中国航空业钛材消费严重不足

2006~2007 年我国钛材整体价格水平处于高位引来资本大规模投入，仅宝鸡一地就增加近 1000 家钛加工企业。2007 年开始我国钛加工材产量暴增，随之而来的是钛材价格的不断下行，目前民用钛加工材价格仅为 7~10 万元/吨，而仅原材料海绵钛的价格已达 4.6 万元/吨，低端钛材加工企业生存艰难。

中国历年钛加工材产量（吨）