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1、鈦合金

鈦合金及鈦基復(fù)合材料憑借其比強(qiáng)度高、耐高溫、耐腐蝕、相容性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用與飛行器及航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域。

鈦合金的密度一般為4.5g/cm3，強(qiáng)度與中強(qiáng)鋼類似但質(zhì)量?jī)H為中強(qiáng)鋼的60%，相較于中強(qiáng)鋼比強(qiáng)度高近一倍，利于減少飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量系數(shù)。鈦合金是對(duì)不耐高溫的鋁合金、不銹鋼的良好替代，產(chǎn)品Ti-6AI-4V可在350°C條件下長(zhǎng)期工作，TC11可在500°C條件下長(zhǎng)期工作。相較于硬鋁、結(jié)構(gòu)鋼，鈦合金耐腐蝕性更強(qiáng)。

鈦合金分類多樣，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。根據(jù)性能及用途，鈦合金又分為耐蝕鈦合金、耐熱鈦合金、高強(qiáng)度鈦合金、低溫鈦合金、粉末鈦合金、功能鈦合金等。

根據(jù)形態(tài)大致可分為板材、棒材、管材、鍛件、絲材、鑄件及其他種類，其中，板材、棒材、管材三者產(chǎn)量共占我國(guó)鈦材產(chǎn)量約85%。

2、鈦合金產(chǎn)業(yè)鏈

鈦行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈可以簡(jiǎn)單地分為兩條，一是有色金屬領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)鏈：鈦礦→海綿鈦→鈦錠→鈦材；二是化工領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)鏈：鈦礦→鈦白粉。這兩條產(chǎn)業(yè)鏈在上游彼此緊密聯(lián)系，但在中游和下游卻又彼此相互獨(dú)立。

鈦有色金屬產(chǎn)業(yè)鏈自上而下可以劃分為3大部分：

1）上游包括鈦鐵礦、金紅石等鈦礦資源，以及由鈦鐵礦加工而成的人造金紅石、鈦渣和四氯化鈦；

2）中游主要分為兩部分：一是通過(guò)四氯化鈦還原生成海綿鈦；二是海綿鈦熔鑄成鈦錠，再制備鈦加工材包括鍛件、棒材、板材、管材、線材、絲材等；

3）下游主要是根據(jù)具體的應(yīng)用如航空航天、石化、核電、艦船、海水淡化、汽車、體育醫(yī)藥等領(lǐng)域的要求將鈦材毛坯進(jìn)一步加工；

3、核心壁壘：鈦材加工

從整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)看，鈦材產(chǎn)業(yè)鏈的核心壁壘不在于上游資源和中游冶煉，而是在于鈦材的加工能力，尤其是高端鈦材的研發(fā)能力和制造工藝，而行業(yè)的利潤(rùn)也集中于具備高端鈦材生產(chǎn)能力的龍頭企業(yè)手中。

鈦材加工的壁壘主要集中體現(xiàn)在資質(zhì)、技術(shù)、科研和資金等四個(gè)方面，而鈦材生產(chǎn)的高壁壘決定了高端鈦材的競(jìng)爭(zhēng)格局是強(qiáng)者恒強(qiáng)、龍頭當(dāng)?shù)馈?/p>

1）資質(zhì)壁壘

高端鈦材產(chǎn)品供貨通常需要申請(qǐng)認(rèn)證（包括國(guó)內(nèi)軍品質(zhì)量體系、國(guó)外如GE和空客質(zhì)量體系、特種工藝等），認(rèn)證難度大且時(shí)間長(zhǎng)，客戶黏性強(qiáng)。從目前行業(yè)擁有軍工資質(zhì)的企業(yè)來(lái)看，具備軍工相關(guān)資質(zhì)的企業(yè)較少，其中大部分企業(yè)以初級(jí)產(chǎn)品鈦錠為主。

2）技術(shù)壁壘

鈦材生產(chǎn)工藝流程長(zhǎng)，技術(shù)控制點(diǎn)多，工藝要求嚴(yán)格；合金熔煉、變形加工、精密鑄造、粉末冶金等工序中，保證批量生產(chǎn)產(chǎn)品的均一和穩(wěn)定都是技術(shù)挑戰(zhàn)。目前國(guó)內(nèi)能做到運(yùn)用成熟的技術(shù)批量生產(chǎn)高端鈦材的生產(chǎn)企業(yè)屈指可數(shù)。

3）科研壁壘

針對(duì)每個(gè)領(lǐng)域的具體產(chǎn)品要求，對(duì)鈦材的性能要求略有差別，需要企業(yè)能夠擁有自主研發(fā)鈦合金牌號(hào)的能力。

4）資金壁壘

生產(chǎn)1萬(wàn)噸高端鈦材的資金投入約需要5億元左右（按投入設(shè)備的配置不等會(huì)有差別）。同時(shí)，鈦材產(chǎn)線建設(shè)時(shí)間通常要2年左右，從產(chǎn)線調(diào)試完畢到達(dá)產(chǎn)需要更長(zhǎng)的時(shí)間。

4、鈦材加工技術(shù)難

高端鈦材多采用真空自耗電弧熔煉技術(shù)（VAR）。真空自耗電弧熔煉技術(shù)是在真空或惰性氣體環(huán)境中，感應(yīng)熔爐生產(chǎn)的自耗電極通過(guò)可控交流電弧加熱熔煉。

該技術(shù)對(duì)熱源要求非常嚴(yán)格，熔體溫度不均即會(huì)使得鑄錠存在成分，組織不均勻及易出現(xiàn)凝固缺陷等問(wèn)題，影響產(chǎn)品的性能。對(duì)于高端鈦合金材料，一般需要經(jīng)過(guò)3次VAR熔煉才能獲得成分均勻、缺陷率低的鑄錠。

鈦合金切削工藝也比較困難，存在變形系數(shù)小、切削溫度高、冷硬現(xiàn)象嚴(yán)重、刀具易磨損等不利影響。目前世界上僅有美國(guó)、俄羅斯、日本和中國(guó)四個(gè)國(guó)家掌握完整的鈦工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)。

5、供應(yīng)端：低端過(guò)剩，高端供不應(yīng)求

我國(guó)現(xiàn)有鈦材加工生產(chǎn)企業(yè)160余家，自主研發(fā)能力好、產(chǎn)品技術(shù)含量高、品牌特色較優(yōu)的企業(yè)數(shù)量較少。盡管2020年我國(guó)鈦合金呈現(xiàn)供過(guò)于求的態(tài)勢(shì)，由于大部分企業(yè)集中在民用中低端領(lǐng)域，同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)嚴(yán)重，低端市場(chǎng)產(chǎn)能過(guò)剩，高端鈦產(chǎn)品需求難以自足，部分依靠進(jìn)口。

從體量上看，2013年至2020年，中國(guó)鈦加工材產(chǎn)量及銷售量持續(xù)上漲。產(chǎn)量從44453噸提升至97029噸，產(chǎn)能提升明顯。銷售量從41269噸提升至93596噸，市場(chǎng)需求量增長(zhǎng)明顯。化工等民用中低端鈦材2013起出現(xiàn)產(chǎn)能過(guò)剩，中低端鈦材持續(xù)對(duì)外出口。2020年，中國(guó)鈦加工材產(chǎn)量達(dá)97.03萬(wàn)噸，凈出口量達(dá)9107噸。由于鈦材產(chǎn)能結(jié)構(gòu)性過(guò)剩，國(guó)內(nèi)高端鈦材產(chǎn)能仍無(wú)法滿足市場(chǎng)需求，依賴國(guó)外進(jìn)口。

6、消費(fèi)端：中國(guó)航空鈦才占比僅為18%，提升空間較大

從全球市場(chǎng)看，鈦材消費(fèi)主要集中在亞洲，歐洲和北美（占比90%以上）。全球鈦材有46%被應(yīng)用航空航天領(lǐng)域，43%鈦材消耗量應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域。而在中國(guó)市場(chǎng)，鈦材僅有18%被應(yīng)用在航空航天領(lǐng)域，51%的鈦材都被應(yīng)用在化工領(lǐng)域。

所以，國(guó)內(nèi)航空用鈦材仍存在較大發(fā)展空間。下游航空業(yè)的持續(xù)發(fā)展將帶動(dòng)高端鈦材市場(chǎng)規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大。

鈦合金材料具有比強(qiáng)度高、耐高溫性好、符合與復(fù)合材料結(jié)構(gòu)相匹配的要求、抗蝕性能高、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，主要用于飛機(jī)的起落架部件、機(jī)身的梁、框和緊固件等，發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇、壓氣機(jī)、葉片、鼓筒、機(jī)匣、軸等，以及直升機(jī)槳轂、連接件等。高端鈦合金材料已成為航空領(lǐng)域飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)材料之一。

中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2015年-2020年國(guó)內(nèi)航空航天用鈦材銷量從6862噸提升到1.72萬(wàn)噸，年復(fù)合增長(zhǎng)率20%，保持快速的增長(zhǎng)。

預(yù)計(jì)未來(lái)5年的復(fù)合增長(zhǎng)率有望維持在十三五的水平，則到2025年我國(guó)航空航天用鈦材的單年消耗量將超四萬(wàn)噸。

7、未來(lái)增量

未來(lái)增量，主要在3方面，軍機(jī)放量、單機(jī)使用量的提升和民機(jī)放量和使用量的提升。

目前，鈦合金部件生產(chǎn)成材率30%，并考慮飛機(jī)維護(hù)需求以及研發(fā)試驗(yàn)中產(chǎn)生的需求，測(cè)算20年國(guó)內(nèi)軍用航空市場(chǎng)對(duì)于鈦材需求為2800噸左右。

世界先進(jìn)國(guó)家新一代軍機(jī)含鈦量均不斷提升，如美軍F/A-22含鈦量達(dá)41%。中國(guó)新一代軍機(jī)殲-20及運(yùn)-20含鈦量也分別達(dá)到25%和10%。

（目前二代機(jī)的鈦合金占比約為2-4%，而作為十四五期間重點(diǎn)放量機(jī)型的三代半和四代機(jī)，其鈦合金占比將提高到15%-25%）

預(yù)計(jì)2020-2024年軍機(jī)結(jié)構(gòu)用鈦合金年均用量為4900噸，2025-2030年提升至6580噸。假設(shè)損耗率為70%，則折算鈦材年均需求量為2.2萬(wàn)噸。

目前C919訂單量已超過(guò)1000架，預(yù)計(jì)到2025年，C919總訂單量將超過(guò)2000架，根據(jù)商飛數(shù)據(jù)，C919機(jī)體中的鈦合金占比9.30%，單機(jī)鈦含量約3.92噸（機(jī)身不含發(fā)動(dòng)機(jī)），2000架訂單量可對(duì)應(yīng)7840噸的機(jī)身鈦含量，假設(shè)損耗率80%，C919將帶來(lái)約4萬(wàn)噸的高端鈦合金需求（不含發(fā)動(dòng)機(jī)），將成為鈦合金制造領(lǐng)域高度景氣的重要引擎。目前鈦材以進(jìn)口為主，未來(lái)國(guó)產(chǎn)化為大勢(shì)所趨，將為國(guó)內(nèi)鈦合金公司帶來(lái)長(zhǎng)期增量市場(chǎng)。