我国钛合金行业发展现状：航空航天、化工领域需求空间持续扩大

2022-06-10 10:34

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一、钛合金概述及产业链图解

钛合金指的是多种用钛与其他金属制成的合金金属。钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金强度高、耐蚀性好、耐热性高。20世纪50～60年代，主要是发展航空发动机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金。

在产业链方面，钛合金材料上游主要为海绵钛，经过中游加工制成各种钛合金板材、管材、棒材、丝材、环材等，然后广泛应用于化工领域、航空航天、海洋能源、交通运输以及各种新兴产业等。

数据来源：观研天下整理

二、钛合金行业产业链上游分析

海绵钛是钛合金的上游主要原料。根据观研报告网发布的《中国钛合金行业现状深度研究与投资前景分析报告（2022-2029年）》显示，近年来，随着高端钛合金应用领域的拓宽，我国海绵钛产量及表观需求量持续增长，但高端产能不足，主要依赖进口的产业瓶颈。根据数据显示，2021年中国海绵钛产量为12万吨，产能达到17.6万吨，产能利用率为68%，产量占全球的57%；表观需求量为13.3万吨，同比增长16.7%。

海绵钛是钛合金的上游主要原料。近年来，随着高端钛合金应用领域的拓宽，我国海绵钛产量及表观需求量持续增长，但高端产能不足，主要依赖进口的产业瓶颈。根据数据显示，2021年中国海绵钛产量为12万吨，产能达到17.6万吨，产能利用率为68%，产量占全球的57%；表观需求量为13.3万吨，同比增长16.7%。

数据来源：观研天下整理

三、钛合金行业产业链下游分析

钛具有密度小、比强度高、导热系数低、耐高温低温性能好、耐腐蚀能力强等突出特点，最早被应用于航空航天等高科技领域，现在其应用领域已向化工、石油、电力、海水淡化、建筑、日常生活用具等领域拓展，被誉为“现代金属”、“战略金属”。

数据来源：观研天下整理

钛及钛合金主要用途和相关性质

应用领域	用途	利用性质
航空	飞机框梁、起落架、紧固件等；发动机的风扇、压气机盘件和叶片等转动件	质量轻、比强度高、耐高温低温、耐腐蚀
航天	火箭发动机和人造卫星壳体、燃料箱、压力容器、载人宇宙飞船船舱等	质量轻、比强度高、耐高温低温、耐腐蚀
舰船	潜艇耐压壳体、螺旋桨、喷水推进器、海水换热系统、舰船泵、阀及管路等	耐腐蚀、比强度高
兵器	坦克和装甲车的装甲材料、榴炮弹零部件、反坦克导弹舱机和架体、迫击炮底座和支架等	质量轻、比强度高、耐腐蚀
化工冶金	用于氯碱、纯碱、塑料、石油化工、冶金、制盐等工业的电解槽、反应器、蒸馏塔、浓缩器、分离器、热交换器、管道、电级等	耐腐蚀、耐高温低温
海洋工程	海水淡化用管道、海洋石油钻探用泵、阀、管件等	耐腐蚀、比强度高
生物医疗	人工关节、人工植牙和正牙、心脏起搏器、心血管支架等	生物相容性好、耐腐蚀、无磁性、形状记忆功能
生活用品	眼镜架、手表、拐杖、钓鱼竿、厨具、数码产品壳体、工艺品、装饰品等	质量轻、比强度高、耐腐蚀
体育器材	高尔夫球头、网球拍、羽毛球拍、台球杆、滑雪杖、冰刀等	质量轻、比强度高、耐腐蚀

数据来源：观研天下整理

1、航空航天

钛合金具有较高的比强度、良好的韧性、耐腐蚀性、耐高低温性、抗辐射等性能，广泛应用于飞机、航空发动机、火箭、导弹、卫星、飞船等航空航天装备。根据数据显示，2020年，国内主要钛材生产企业在航空航天领域合计销量约17228吨，同比增长36.73%，较2010年3603吨的销量复合增长率为16.94%

数据来源：观研天下整理

而飞机钛合金材料的应用部件有起落架部件、框、梁、机身蒙皮、隔热罩等，航空发动机钛合金材料应用部位有压气机盘、叶片、鼓筒、高压压气机转子、压气机机匣等，航天领域弹箭燃料储箱、弹箭发动机壳体、弹箭喷嘴导管、卫星外壳、飞船结构件等方面。

（1）军用飞机

目前，我国军机数量与美国等发达国家相比，差距仍然较大，同时国内存量军机也面临演习训练频繁、换发周期缩短的新局面，所以在“十四五”期间我国军用飞机将进入新机列装的加速上升通道。

数据来源：观研天下整理

钛合金在军民用飞机使用量随着其产品的升级换代呈稳步增长趋势，例如战斗机从F18的15%增至F-35的27％，运输机从C5的6%增至C17的10.3%，军用航空发动机也从F101的20%增至F119的39%，钛合金占比维持30%左右。因此，随着我国军用飞机逐渐升级并且进入换代大周期，且新机钛合金占比提升，均推动航空航天领域钛合金需求量上升。假设“十四五”期间我国新增军用飞机2850架，钛合金部件按10%成材率测算，由此牵引的钛合金材料需求量为54890吨，年均10978吨。

“十四五”期间军用飞机对钛合金需求空间预测

飞机类型	细分机型	新增军机数量(架)	单机空重(吨)	钛合金占比	单机钛合金部件重量(吨)	成材率	钛合金材料总需求(吨)
战斗机	重型四代机	500	17	20%	3.40	10%	17000
	中型四代机	50	3	25%	3.25	10%	1625
	重型三代机	300	8	15%	2.70	10%	8100
	轻型三代机	300	9	4%	0.36	10%	1080
	舰载战斗机	100	8	15%	2.70	10%	2700
运输机	战略运输机	150	100	10%	10.00	10%	15000
运输机	战术运输机	100	35	4%	1.40	10%	1400
轰炸机	战略轰炸机	100	39	4%	1.56	10%	1560
教练机	双发教练机	200	6	8%	0.48	10%	960
教练机	单发教练机	100	5	4%	0.20	10%	200
直升机	运输直升机	250	7	5%	0.35	10%	875
	通用直升机	500	5	15%	0.75	10%	3750
	武装直升机	200	4	8%	0.32	10%	640

数据来源：观研天下整理

“十四五”期间中国航天任务

分类	内容
第一类	完成好十年前已经开始实施的国家重大工程的收官和运营工作，包括载人航天工程、北斗工程、高分辨率对地观测系统等。
第二类	按照国家规划，启动一批新的航天重大工程，包括探月工程四期、行星探测工程，论证实施重型运载火箭等一批重大工程等。
第三类	推动空间技术、空间应用一体化协同发展，尤其是协同构建空间基础设施、包括三类卫星，形成完善的空间基础设施，推广卫星应用等。
第四类	统筹规划空间科学探索，发射一批科学论证的卫星，同时用好空间站、月球探测和行星探测平台，深入开展科学研究等。

数据来源：观研天下整理

（2）民用飞机

随着民用飞机国产化进程提速，对钛合金需求也不断上升。根据相关资料显示，未来20年中国航空市场将接收50座以上客机8725架，货机608架。假设以ARJ-21/C919/CR929钛合金部件占比4.8%/9.3%/15.0%、钛合金部件成材率10%进行测算，未来20年钛合金材料总需求达到573020吨，年均28651吨。

未来20年我国民用飞机对钛合金需求空间预测

飞机类型	细分机型	飞机需求数量(架)	单机空重(吨)	钛合金占比	单机钛合金部件重量(吨)	成材率	钛合金材料总需求(吨)
客机	涡扇支线客机	920	25	4.8%	1.20	10%	11040
	单通道喷气客机	5937	42	9.3%	3.91	10%	231899
	双通道喷气客机	1868	115	15.0%	17.25	10%	322230
货机	新货机	201	42	9.3%	3.91	10%	7851
货机	客改货机	407

数据来源：观研天下整理

2、化工领域

由于钛合金具有良好的耐蚀性能，现阶段已经成为化工工业中不可替代的理想结构金属材料，从最初的纯碱和烧碱工业，发展到化肥、有机合成、染料、制盐工业、海水淡化等，化工领域用钛量占所有钛材用量的50%左右。根据数据显示，2020年，我国32家主要钛材生产企业在化工领域的钛材销售量达47513吨，占钛材销量的50.8%。

数据来源：观研天下整理

3、船舶

钛及钛合金在船体结构件、深海调查船及潜艇耐压壳体、管道、阀、船舵、轴托架等船舶部件中广泛应用。舰船上使用钛合金可有效改进舰船的耐受性，提高可靠性和有效性，尤其是在管、泵、阀、热交换器等设备可服役40年以上。

中国船用钛合金及其具体应用

分类	合金牌号	Rp0.2/MPa	具体应用
低强钛合金	TA2	320	冷成形件、非耐压铸件及管路
	Ti31	490	热交换器、冷凝器、管路、阀门、泵体
	ZTA5	490	船舶推进、电子及辅助系统的泵、阀等
	TA5A	590	船舶机械各类部件
中强钛合金	ZTi60	590	各种耐压系统铸件
	Ti70	590	透声窗、声纳导流罩
	Ti91	600	透声窗、声纳导流罩
	Ti75	630	通海系统、低压吹除系统、耐高压管路、压力容器、船舶结构
	ZTA7	725	螺旋桨
高强钛合金	ZTC4	800	螺旋桨等高强铸件
	TC4	825	船舶部件、蒸汽透平机叶片、水中兵器系统发动机外壳、蓄电器等
	TC11	900	高压压气机转子、低压压气机轮盘及叶片
	TiB19	1150	船舶机械部件、高压容器、弹射装置
	Ti80	785	高压容器、深潜器耐压壳体、结构件