军用钛合金迎来风口！

1、钛合金

钛合金以及钛基复合材料, 倚仗其具备比强度较高、能够耐高温、拥有耐腐蚀特性、呈现相容性强这般的优势, 得以在飞行器以及航空航天发动机领域被广泛加以应用。

钛合金密度通常是4.5g/cm3, 强度跟中强钢差不多, 然而质量只是中强钢的60%, 和中强钢相比比强度高了将近一倍, 这有利于降低飞机结构重量系数。钛合金是不耐高温的铝合金、不锈钢的良好替换品, 产品Ti-6AI-4V能够在350°C条件下长时间工作, TC11能够在500°C条件下长时间工作。和硬铝、结构钢比起来, 钛合金的耐腐蚀性更强。

有多种分类的钛合金, 其应用的领域是广泛的, 按性能以及用途来看，耐蚀钛合金、耐热钛合金、高强度钛合金、低温钛合金、粉末钛合金、功能钛合金等这些属于钛合金的分类。

按照形态大概能够分成板材, 棒材, 管材, 锻件, 丝材, 铸件以及其他类别, 当中, 板材, 棒材与管材三者的产量总共占据我国钛材产量大概85%。

2、钛合金产业链

钛行业产业链能被简单划分成两条, 其一为有色金属领域产业链: 从钛矿产出发, 经海绵钛阶段, 再到钛锭, 最后形成钛材；其二是化工领域产业链: 由钛矿起始, 最终产出钛白粉。这两条产业链于上游紧密相连, 然而在中游以及下游, 却又相互独立, 毫无关联。

钛有色金属产业链自上而下可以划分为3大部分：

1）上游涵盖钛铁矿、金红石等形式的钛矿资源, 经过加工, 由钛铁矿产生人造金红石, 还包括钛渣以及四氯化钛。

2）中游主要分成两部分, 其一为经由四氯化钛还原从而生成海绵钛, 其二是将海绵钛熔铸成为钛锭, 接着制备钛加工材, 其中涵盖锻件、棒材、板材、管材、线材、丝材等。

3）在下游那儿, 主要是依托具体的应用, 像航空航天领域、石化领域、核电领域、舰船领域、海水淡化领域、汽车领域以及体育医药等领域所提的要求, 进而把钛材毛坯做进一步加工。

3、核心壁垒：钛材加工

就整个产业链而言, 钛材产业链的关键屏障并非在上游资源以及中游冶炼方面, 却是在于钛材的加工本领, 特别是高端钛材的研发能力还有制造工艺, 并且行业的利润是集中于拥有高端钛材生产能力的龙头企业之手。

钛材加工的壁垒, 主要集中于资质方面, 还体现在技术方面, 也体现在科研方面, 并且体现在资金等四个方面, 而钛材生产具备的高壁垒, 决定了高端钛材竟争格局呈现出强者恒强的态势, 以及龙头当道的局面。

1）资质壁垒

高端钛材产品供货, 一般而言需要申请认证, 这认证涵盖国内军品质量体系、国外像GE和空客那样的质量体系, 以及特种工艺等。此认证难度颇大, 所需时间也长, 客户黏性颇为强劲。审视目前那拥有军工资质的企业所构成的行业景象, 能够配备军工相关资质的企业数量不多, 这些企业中间的大多数是以初级产品钛锭作为主营内容的。

2）技术壁垒

钛材生产的工艺流程很长, 技术方面的控制点众多, 工艺要求极为严格, 合金熔炼, 变形加工, 精密铸造, 粉末冶金等这些工序里, 要保证批量生产的产品保持均一以及稳定, 这全都是技术方面的艰难挑战。当前, 在国内能够做到运用成熟技术来进行批量生产高端钛材的生产企业数目极少。

3）科研壁垒

对于每个领域的特定产品要求而言, 涉及到钛材的性能要求存在某些细微差别, 这便促使企业必须具备能够自主研发钛合金牌号这样子的能力。

4）资金壁垒

生产1万吨高端钛材, 资金投入约需5亿元上下, 这会因投入设备配置不同而存在差别。同时, 钛材产线建设时间一般要2年左右, 从产线调试完毕到达产, 所需时间更长。

4、钛材加工技术难

高端钛材多运用真空自耗电弧熔炼技术（VAR）, 该技术是在真空或者惰性气体的环境里, 感应熔炉所生产的自耗电极借助可控交流电弧来进行加热熔炼。

该技术针对热源有着极其严厉的要求, 一旦熔体温度不均衡, 就会致使铸锭出现成分方面的问题, 组织呈现不均匀的状况, 并且极易产生凝固缺陷等情况, 进而对产品性能造成影响。针对高端钛合金材料而言, 通常得历经3次VAR熔炼, 才能够得到成分均匀、缺陷率较低的铸锭。

切削钛合金的工艺颇为艰难, 有着变形系数微小、切削时温度偏高、冷硬现象极为严峻以及刀具极易磨损等诸多不良影响。当前, 在全球范围内, 只有美国、俄罗斯、日本以及中国这四个国家掌握着完备的钛工业生产技术。

5、供应端：低端过剩，高端供不应求

目前, 我国存在一百六十余家钛材加工生产企业, 其中, 具备自主研发能力出色、产品技术含量颇高、品牌特色相对较优特点的企业数量不多。在2020年的时候, 我国钛合金呈现出供过于求的状况, 这是因为, 大部分企业聚集在民用中低端领域中, 导致同质化竞争极为严重, 使得低端市场产能过剩, 而高端钛产品的需求无法自行满足, 部分还要依赖进口。

从体量而言, 在2013年到2020年这个阶段, 中国钛加工材的产量以及销售量持续呈现上涨态势。产量从44453吨攀升至97029吨，产能提升的状况十分显著。销售量从41269吨提升至93596吨, 市场需求量增长的情形明显。化工等民用中低端钛材自2013年起出现产能过剩的情况, 中低端钛材持续不断地对外进行出口。在2020年的时候, 中国钛加工材产量达到97.03万吨, 净出口量达到9107吨。因为钛材产能存在结构性过剩的问题, 国内高端钛材产能依旧无法满足市场的需求, 只能依赖国外进口。

6、消费端：中国航空钛才占比仅为18%，提升空间较大

从全球市场的角度来看, 钛材的消费主要集中于亚洲, 还有欧洲以及北美, 其占比在%以上。全球范围内, 有%的钛材被应用于航空航天领域占比, %的钛材消耗量应用于工业领域。而在中国市场之中, 仅有%的钛材被应用在航空航天领域, %的钛材都被应用在了化工领域。

所以, 国内用于航空的钛材, 依旧是存在着比较大的发展空间的。下游的航空行业持续发展, 会带动高端钛材市场的规模, 持续地进一步扩大。

钛合金材料具备比强度高的特性, 耐高温性良好, 符合与复合材料结构相匹配的要求, 抗蚀性能高, 寿命长, 主要被用于飞机的起落架部件, 还有机身的梁、框以及紧固件等, 也用于发动机风扇、压气机、叶片、鼓筒、机匣、轴等, 以及直升机桨毂、连接件等。高端钛合金材料已然成为航空领域飞机和发动机的主要结构材料之一。

中国有色金属工业协会进行统计, 在2015年至2020年期间, 国内航空航天用钛材的销量, 从6862吨提升到了1.72万吨, 其年复合增长率为20%, 呈现出保持快速增长的态势。

如果预计在未来5年里, 其复合增长率有希望维持当年十三五期间的那个水平, 那么到2025年的时候, 我国航空航天领域所使用的钛材, 其单年消耗量将会超过四万吨。

7、未来增量

未来会有增量, 主要集中于三个方面, 一是军机的数量能够实现持续放量, 二是单机使用量获得持续提升, 三是民机的数量实现放量以及使用量得到提升。

当前, 钛合金部件制造的成材比例是 30% , 并且鉴于飞机维护的需要以及研发试验过程里出现的需求 , 经过计算得出 , 20 年国内军用航空市场针对钛材的需求大致是 2800 吨。

各个世界领先的先进归家, 新一代军机的含钛量, 都在持续不断地提升着, 就好比美军的F/A – 22, 其含钛量能够达到百分之四十一。而中国方面, 新一代军机歼 – 20的含钛量, 以及运 – 20的含钛量, 也分别是百分之二十五和百分之十。

眼下, 二代机当中钛合金所占的比例大概是2%至4%, 然后嘞, 作为十四五期间重点会实现大量生产投放的机型的三代半以及四代机, 它们的钛合金占比会提升至15%到25%。

预期在二零二零年到二零二四年期间, 军机结构所使用的钛合金的每年平均使用量是四千九百吨, 到二零二五年至二零三零年的时候, 这个使用量上升到六千五百八十吨。倘若按照损耗率为百分之七十来计算, 那么经过折算之后的钛材每年平均需求量是二点二万吨。

到目前, C919的订单数量已经超过了1000架, 预估到2025年的时候, C919总的订单量将会超过2000架, 按照商飞给出的数据, C919机体当中的钛合金所占比例是9.30%, 单机的钛含量大概是3.92吨（机身不包括发动机）, 2000架的订单量能够对应7840吨的机身钛含量, 假定损耗率为80%, C919会带来大约4万吨的高端钛合金需求（不包括发动机）, 会成为钛合金制造领域高度景气的重要推动力量。当前, 钛材主要依赖进口, 而在未来, 国产化是必然趋势, 这会给国内的钛合金公司带来长期的增量市场。