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2017年我國高端鈦材行業市場消費量預測
2018/5/29 12:02:30 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
性能指標高比強度耐蝕性極佳無磁性無毒性特種功能性能概述純鈦比重4.5g/cm3,約為銅、鎳的1/2,鋼的58%。鈦合金比強度(強度/密度)居鋼鋁銅鎂等結構用金屬之冠對鹽酸、硫酸之耐蝕性優于不銹鋼,僅次于鎳基超合金;對海水耐沖蝕性優于鎳基超合金、不銹鋼及Cu/Ni合金;對應力腐蝕龜裂具免疫性在很大磁場中也不會被磁化,生物兼容性高,在人體內不析出離子形狀記憶、儲氫、超導及抗菌等特種功能;紫外線照射下具有光催化反應,能抗菌、抗銹、除臭、防污等功能適用領域航空航天(飛機、火箭、飛船等)、武器、蒸汽渦輪機大葉片、汽車零部件等理想材料船舶制造、化學、石油工業、航空航天、核電、冶金電力工業等磁控設備、電子、精密機器用、醫療植體、制藥理想材料iNi合金為使用最廣的形狀記憶合金;Ti-Fe儲氫合金粉末;TiNb合金為最為廣泛應用的超導材料;光催化材料數據來源: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)
年份美國中國俄羅斯日本歐洲合計2010346153832321000137834000111721201115500509622720019358500014802020123980051557294501618350001419902013360004445329000120004000125453201449660201548646201649483數據來源:公開資料整理
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。
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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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2016年的4.42萬噸。
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,2016年航空航天鈦材消費量為8519噸,較2015年消費量增長24%。這與我國航空航天高速發展密切相關,運-20、J-20量產,太行發動機穩定量產。2016年我國化工鈦材消費量為1.85萬噸,同比下降5%。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(航空航天鈦材快速增長)(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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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
型號簡介首飛時間交付時間運-20中文名鯤鵬,又名“胖妞”,大型軍用運輸機。2013年1月2016年7月C919中國首款按照最新國際適航標準研制的干線民用飛機。2017年4月預計2020年左右AG600中文名蛟龍-600,大型滅火/水上救援水陸兩棲飛機,也是是世界在研最大的水陸兩用飛機。2016年7月23日總裝下線,2017年2月13日成功試車。數據來源:公開資料整理
C919是中國首款完全按照國際先進適航標準和主流市場標準自主研發的單通道干線飛機。2017年11月10日,我國自主設計研制的國產大型客機C919飛機101架機從上海浦東成功轉場至西安閻良,順利完成首次城際飛行。
中國民用航空局(CAAC)在2010年受理了C919型號合格證申請,并按照程序開展相應的適航審查工作。2017年4月,歐洲航空安全局(EASA)受理了C919型號合格證申請。據民航局官網,中國民航局與美國聯邦航空局簽署的《適航實施程序》于2017年10月17日正式生效,該協議實現了兩國民用航空產品的全面對等互認,將有利于國產民用飛機進入美國市場。
2017年9月19日,中國商飛公司與四家客戶簽訂總共130架C919訂單,其中有70架為確認訂單,另60架為意向訂單。目前,C919大型客機客戶總數達到27家,累計訂單達到730架,確認訂單和意向訂單約各占二分之一。
另外,還有我國研制的第四代戰斗機J20,殲-20(英文:ChengduJ-20,英文綽號:FireFang,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,2017年9月28日,在中國國防部行記者會上,國防部新聞發言人吳謙大校介紹殲-20飛機已經列裝部隊。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。
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