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2017年中國高端鈦材行業發展趨勢及市場需求分析
2018/5/8 23:42:08 來源:中國產業發展研究網 【字體:大 中 小】【收藏本頁】【打印】【關閉】
核心提示:鈦具有熔點高、比重小、比強度高、韌性好、抗疲勞、耐腐蝕、導熱系數低、高低溫度耐受性能好、在急冷急熱條件下應力小等特點,其商業價值在二十世紀五十年代開始被人們認識,鈦多與鐵、鋁、釩或鉬等其他元素造成造出高強度的輕合金,被應用于航空、航天、軍工鈦具有熔點高、比重小、比強度高、韌性好、抗疲勞、耐腐蝕、導熱系數低、高低溫度耐受性能好、在急冷急熱條件下應力小等特點,其商業價值在二十世紀五十年代開始被人們認識,鈦多與鐵、鋁、釩或鉬等其他元素造成造出高強度的輕合金,被應用于航空、航天、軍工等高科技領域。隨著鈦不斷向化工、石油、電力、海水淡化、建筑、農產食品、醫學、日常生活用品等行業推廣,鈦金屬日益被人們重視,被譽為“第三金屬”、“太空金屬”、“海洋金屬”和“萬能金屬”,因其是提高國防裝備水平不可或缺的重要戰略物資,又被稱為“現代金屬”和“戰略金屬”。
金屬鈦及其合金憑借優異性能而被廣泛應用
資料來源:公開資料整理
鈦材的生產工藝主要是先對海綿鈦熔鑄加工,制取鈦錠,再對鈦錠進行鍛造,擠壓,扎制或拉伸,得到可供下游使用的鈦或鈦合金棒材、管材、板材、餅材、環材等制品。鈦材成材率低,加工過程中產生大量廢屑殘料,致使生產成本較高。目前,我國1 噸鈦材約需要1.7 噸海綿鈦原料。
鈦加工材的生產主要集中于中國、美國、俄羅斯、日本等國。2010 年,我國超越美國成為世界第一大鈦材生產國,但我國大部分鈦材都應用于工業領域,技術含量相對不高,而美國主要是航空鈦材等高端鈦材。
全球主要鈦材供應國產量情況(單位:噸)
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鈦具有低密度,高比強度,高溫性能好,耐腐蝕能力強,和復合材料結合相容性優異等突出優勢,這些優勢決定了鈦和鈦合金在航空航天領域的應用非常廣闊。在航空發動機方面,推重比(發動機產生的推力與其自身重量之比)越高,發動機的性能越好。使用鈦合金不僅能減輕發動機自身的質量,而且能承受發動機壓縮空氣所產生的高溫,從而提高發動機的推重比。在飛機機身方面,結構質量系數(飛機自重與起飛質量之比)越小,飛機越輕便,推重比越高,同時也就能更省油。國內高端鈦材消費占比明顯低于全球水平
2011年,全球商業航空的消費比例達到46%,軍用鈦材比例為9%(主要為軍用航空),整個航空領域消耗鈦材比例超50%;工業消耗鈦材比例為43%,新興市場消費鈦材比例為2%。但是,鈦制品需求結構在地區上存在明顯差異,在擁有發達的航空航天和軍工國防工業的北美和歐盟地區,尤其是美國, 50%以上的鈦制品需求來自于航空航天和軍工國防領域。我國雖然是全球最大的鈦金屬生產國和消費國之之一,但是我國鈦制品需求大部分來自化工領域,技術含量相對不高,航空航天領域高端需求占10%左右。具體到化工領域,鈦材應用主要為抗腐蝕材料,六大應用領域分別為氯堿、純堿、真空制鹽、石油化纖、精細化工和無機鹽。
全球鈦消費結構
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我國鈦消費結構
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我國航空航天鈦材需求快速增長,未來有望超越化工鈦材需求
由于目前我國鈦材需求主要來自于化工領域,其中主要集中在“兩堿(氯堿、純堿)”,而近五年來我國兩堿行業產能過剩嚴重,行業景氣度每況愈下,兩堿領域投資需求下降,這致使我國鈦材整體需求不斷下降,根據中國有色金屬工業協會數據,從2012年的5.03萬噸下降到2015年的4.37萬噸。
但是我們也看到非常好的一方面,我國航空航天鈦材需求量不斷增長,根據中國有色金屬工業協會數據,2015年航空航天鈦材消費量為6862噸,較2014年消費量增長41%。這與我國航空航天高速發展密切相關,運-20量產,太行發動機穩定量產。2015年我國化工鈦材消費量為1.95萬噸,隨著我國航空航天鈦材消費量高速增長,未來有望超過化工領域鈦材消費量。
我國鈦材下游消費量結構(噸)
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鈦合金在飛機上主要應用兩大類:1)飛機結構件:主要用于骨架、蒙皮、機身隔框、起落架、防火壁、機翼、尾翼、縱梁、艙蓋、龍骨、緊固件、前機輪、拱形架等;
2)航空發動機:主要用于風扇葉片、壓氣機葉片、盤、軸和機匣等。
飛機的主要用鈦部件
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航空發動機使用 鈦材部位示意圖(藍色部分)
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隨著航空制造朝著安全高效的技術要求發展,鈦及鈦合金在航空工業中使用量與應用比例不斷增加,以美國波音公司制造的各代機型為例,B737、B747、B777 飛機用鈦量分別是10 噸、38 噸、80 噸。現今新型飛機更是加大了鈦材的使用量與比例, 如波音B787 的鈦材用量高達136 噸,占比也大幅提高到15%,而空客A380 的鈦材用量也高達146 噸,占比提高至10%左右。
新一代客機的鈦使用量將急劇增加
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國產大飛機將帶來航空鈦材長期需求
大飛機一般是指起飛總重超過100 噸的運輸類飛機,包括軍用大型運輸機和民用大型運輸機,也包括一次航程達到3000 公里的軍用或乘坐達到100 座以上的民用客機。
目前中國大飛機是著名的所謂三劍客即大型運輸機運-20、水陸兩棲飛機AG600、大型客機C919。其中大型軍用運輸機運-20 和大型水陸兩棲飛機AG600 的總體研制由中航工業承擔,大型民用客機C919 的總體研制則由中國商飛承擔。
我國主要大飛機型號
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運-20(中國代號:Y-20、鯤鵬,英文:Xian Y-20 )運輸機:是中國自主研發的新一代噴氣式重型軍用大型運輸機,為中國大飛機三劍客之首,由中國航空工業集團公司第一飛機設計研究院設計、西安飛機工業集團為主制造,并于2013 年1 月26 日首飛成功。2016 年7 月6 日上午,運-20 授裝接裝儀式在西部戰區空軍航空兵某部舉行,這標志著中國軍隊的快速反應和遠程投送能力取得了質的飛躍。
蛟龍-600(AG600):是中國大飛機三劍客之一,是中國自行設計研制大型滅火/水上救援水陸兩棲飛機,是世界在研最大的水陸兩用飛機,2016 年7 月23 日總裝下線(一期產品)。該機主要用于水陸兩棲,擁有執行應急救援、森林滅火、海洋巡察等多項特種任務的功能。飛機采用了單船身、懸臂上單翼布局型式;選裝四臺WJ-6 發動機,采用前三點可收放式起落架。這是中國新一代特種航空產品代表作。特別意義:適應南海75%的海況。
C919 中型客機(COMAC C919),是中國首款按照最新國際適航標準研制的干線民用飛機,于2008 年開始研制。基本型混合級布局158 座,全經濟艙布局168 座、高密度布局174 座,標準航程4075 公里,最大航程5555 公里。C 是China 的首字母,也是商飛英文縮寫COMAC 的首字母,第一個“9”的寓意是天長地久,“19”代表的是中國首型中型客機最大載客量為190 座。
2017 年6 月13 日,中國商用飛機有限責任公司與光大金融租賃股份有限公司簽署了30 架C919 大型客機購買框架協議。至此,C919 大型客機國內外用戶達到24 家,訂單總數達到600 架。C919 飛機首架機于2015 年11 月下線;2017 年5 月5 日,C919 在浦東機場第四跑道成功起飛。
另外,還有我國研制的第四代戰斗機J20,殲-20(英文:Chengdu J-20,英文綽號:Fire Fang,譯文:火獠牙/火牙/焰齒/翼龍)是中航工業成都飛機工業(集團)有限責任公司為中國人民解放軍研制的一款第五代雙發重型隱形戰斗機,用于接替殲-10、殲-11等第四代空中優勢戰機,首架工程驗證機于2011 年1 月11 日在成都實現首飛。殲-20與美國的F22 較為類似,在鈦材用量方面,估計和F22 相似,將達到40%以上(F22 用鈦量在40 噸/架)。隨著未來J20 大規模的量產,這也將拉動國內高端鈦材的需求。
我國鈦材企業較多,低端產品的競爭非常激烈,高端產品生產較為集中。高端鈦材的生產集中于寶鈦股份、西北有色研究院等少數企業。寶鈦股份和西北有色研究院是國內建國以來重點建設的鈦等稀有金屬研究與生產機構,在鈦材供應體系中地位舉足輕重。寶鈦股份和西北有色研究院,一直是國內軍工用鈦的主要供應商,分享高端鈦材市場,近來西北院旗下的西部材料也加大了在軍工用鈦市場上的開發力度,市場份額在不斷上升。
目前,寶鈦股份、西部材料等企業的技術與裝備實力在不斷提升,為市場需求的釋放做了大量的準備與積累;而且高端鈦材具有非常高的技術與認證壁壘,產品毛利率較高。高端鈦材需求爆發,國產化率提升,將給寶鈦股份、西部材料帶來發展機遇。
國內鈦材主要上市公司
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