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鈦行業(yè)下游需求旺盛,技術(shù)水平關(guān)乎國家綜合實力(附報告目錄)
1、鈦行業(yè)概述
鈦是一種化學(xué)元素,化學(xué)符號Ti,原子序數(shù)22,在化學(xué)元素周期表中位于第4周期、第IVB族。鈦被認為是一種稀有金屬,這是由于在自然界中其存在分散并難于提取。但其相對豐富,在所有元素中居第十位。鈦的礦石主要有鈦鐵礦及金紅石,廣布于地殼及巖石圈之中。
鈦具有密度小、比強度高、導(dǎo)熱系數(shù)低、耐高溫低溫性能好,耐腐蝕能力強、生物相容性好等突出特點,被廣泛應(yīng)用于航空、航天、艦船、兵器、生物醫(yī)療、化工冶金、海洋工程、體育休閑等領(lǐng)域,被譽為“太空金屬”、“海洋金屬”、“現(xiàn)代金屬”和“戰(zhàn)略金屬”。鈦合金是以鈦為基加入適量其他元素,調(diào)整基體相組成和綜合物理化學(xué)性能而形成的合金。鈦及鈦合金對一個國家的國防、經(jīng)濟及科技的發(fā)展具有戰(zhàn)略意義,鈦工業(yè)發(fā)展水平是一個國家綜合實力的重要標志。
相關(guān)報告:北京普華有策信息咨詢有限公司《2020-2026年鈦產(chǎn)業(yè)全面調(diào)研與投資前景預(yù)測報告》
鈦下游應(yīng)用示意圖
資料來源:普華有策市場研究中心
鈦屬于稀有金屬,但是實際上鈦并不稀有,其在地殼中的豐度為0.56%,在所有元素中排第9位。只是由于鈦熔煉技術(shù)復(fù)雜、加工難度大,鈦才被歸類為“稀有”金屬,世界上目前僅有美國、俄羅斯、日本、中國四個國家掌握完整的鈦工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)。鈦的儲量遠高于許多常見的金屬,僅次于鐵、鋁居于第三位。鈦在地殼中主要存在形態(tài)為鈦鐵礦(FeTiO3)及金紅石(TiO2)。
鈦工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈有兩條不同的分支。第一條是鈦白粉工業(yè),從鈦鐵礦和金紅石采選開始,通過化學(xué)過程生成化工中間產(chǎn)品——鈦白粉,用于涂料、塑料和造紙等行業(yè)。第二條是鈦材工業(yè),從鈦鐵礦和金紅石采選開始,制造海綿鈦,然后制成各種金屬產(chǎn)品,用于航空航天等領(lǐng)域。
鈦材即鈦加工材,是指海綿鈦(或海綿鈦加合金元素)經(jīng)熔煉形成鈦鑄錠,再經(jīng)鍛造、軋制、擠壓等塑性加工方法將鑄錠加工成材。
2、鈦行業(yè)市場需求分析
在高端化工、航空航天、船舶和電力等行業(yè)需求帶動下,我國鈦加工材需求創(chuàng)歷史新高。2018年我國鈦加工材合計消費量5.7噸,同比增長率為3.64%。
2014-2018年我國鈦加工材行業(yè)銷量分析
資料來源:普華有策市場研究中心
中國鈦材消費結(jié)構(gòu)與全球相比最主要的差別在航空領(lǐng)域,全球范圍內(nèi)航空用鈦材始終占據(jù)鈦材總需求的50%左右,而國內(nèi)航空用鈦材的比例僅為16.3%,航空用鈦材市場還存在較大潛力,隨著國內(nèi)軍用飛機的升級換代和新增型號列裝,以及商用飛機通過適航認證后的產(chǎn)能釋放,未來高端鈦合金材料市場空間廣闊。
3、技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
(1)行業(yè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
在我國近年來化工、環(huán)保等民用市場快速增長的推動下,鈦材行業(yè)內(nèi)眾多企業(yè)新增大量產(chǎn)能以搶占低端鈦材市場為主,相關(guān)技術(shù)發(fā)展總體緩慢。相比之下,因我國大量軍工裝備、大飛機研制及批量化生產(chǎn)加快,航空等領(lǐng)域?qū)︹伈牡募夹g(shù)要求不斷提高,少數(shù)優(yōu)勢單位依托承擔國家項目、自立項目的研發(fā)推動,我國高端鈦材相關(guān)技術(shù)顯著提升。大規(guī)格鈦合金鑄錠真空自耗電弧熔煉技術(shù)、大規(guī)格棒材鍛造技術(shù)等發(fā)展迅速,航空裝備用鈦合金材料的國產(chǎn)化水平不斷提高,不少鈦合金材料填補了國內(nèi)空白,基本滿足了國內(nèi)高端市場對鈦材性能水平的需求。
(2)行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢
1)鈦合金材料質(zhì)量的批次穩(wěn)定性控制技術(shù)
鈦合金材料質(zhì)量的批次穩(wěn)定性直接影響到高端裝備的性能和安全性,其控制技術(shù)發(fā)展是一個永恒的話題。批量化生產(chǎn)質(zhì)量的批次穩(wěn)定性受工藝先進性、裝備狀態(tài)、現(xiàn)場作業(yè)規(guī)范性等因素影響,且隨著鈦合金鑄錠錠型、棒材規(guī)格不斷增大,必須大力投入研發(fā)來提高工藝合理性、識別過程質(zhì)量控制關(guān)鍵要素,進而提高鈦合金材料質(zhì)量的批次穩(wěn)定性控制技術(shù),以滿足高端領(lǐng)域的要求。
2)大型鈦合金鑄錠、棒材以及鍛坯的制備技術(shù)
為了提高裝備性能和結(jié)構(gòu)效率,減輕結(jié)構(gòu)重量,縮短生產(chǎn)周期和控制成本,新型軍用飛機、民用大型客機以及各種航空發(fā)動機鈦合金零部件用量越來越大,而且鈦合金零部件結(jié)構(gòu)整體化比例越來越高。比如葉片和葉盤被整體葉盤取代,多個框梁被整體框取代,發(fā)動機機匣和鼓筒直徑也越來越大。近年來,我國多臺大型模鍛成型設(shè)備投產(chǎn),大噸位成型技術(shù)快速發(fā)展。我國更多新型軍用飛機、大飛機的大量部件從設(shè)計之初就明確采用整體化制造工藝路線,相關(guān)零部件鍛件用鈦合金棒材和鍛坯的規(guī)格也越來越大,大型鈦合金鑄錠、棒材以及鍛坯的制備技術(shù)仍是行業(yè)技術(shù)發(fā)展的重要方向之一。
3)超高強高韌鈦合金和高溫鈦合金的研發(fā)隨著新型航空裝備的結(jié)構(gòu)效率要求越來越高,對超高強高韌鈦合金的需求越來越緊迫。國內(nèi)有關(guān)單位也相繼開展了1,350MPa以上的超高強鈦合金的研制。國內(nèi)開發(fā)了1300MPa+60MPa?m1/2級別的超高強高韌鈦合金及單重達5噸、截面厚度近400mm的超大規(guī)格鍛坯,而目前國外尚未出現(xiàn)此類大規(guī)格鍛件用超高強度高韌鈦合金材料。超高強高韌鈦合金的技術(shù)成熟度需要進一步提高。高溫鈦合金是航空發(fā)動機的關(guān)鍵材料,使用溫度可涵蓋300°C~600°C,可以取代部分高溫合金和不銹鋼,用于制造發(fā)動機和燃氣輪機葉片、盤件、機匣、鼓筒等多種發(fā)動機零部件。國外IMI834鈦合金是目前600°C使用最為廣泛、技術(shù)成熟度最高的鈦合金,在Rolls-Royce的Trent系列、EJ200、普惠的PW350均有應(yīng)用。我國600°C及600°C以上使用的高溫鈦合金技術(shù)成熟度暫無法滿足新型航空發(fā)動機的研制要求,相關(guān)研制工作需要加快推進。
4)兵器等用特種鈦合金研發(fā)及制備技術(shù)
鈦合金的比強度高、耐腐蝕性好,具有在兵器、海洋工程、核電等領(lǐng)域應(yīng)用的獨特優(yōu)勢。比如采用鈦合金作為導(dǎo)彈戰(zhàn)斗部材料,不僅能夠通過減重提高巡航速度,同時良好的損傷容限性提高了戰(zhàn)斗部精確打擊能力。開發(fā)新型特種鈦合金對其在高性能武器、海洋工程、核電等領(lǐng)域擴大應(yīng)用具有重要意義。
4、主要競爭企業(yè)分析
(1)寶鈦股份(600456)
寶鈦股份(600456)成立于1999年7月,注冊資本43,026.57萬元,于2002年4月12日在上海證券交易所掛牌上市,是中國鈦行業(yè)的龍頭企業(yè),其擁有完善的鈦材生產(chǎn)體系,建立了“海綿鈦、熔鑄、鍛造、板材、帶材、無縫管、焊管、棒絲材、鑄造、原料處理”十大生產(chǎn)系統(tǒng),形成30,000噸鈦鑄錠和20,000噸鈦加工材生產(chǎn)能力,其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于航空、航天、艦船等高精尖領(lǐng)域和氯堿化工、電力、冶金、醫(yī)藥及海洋工程等國民經(jīng)濟重要領(lǐng)域。寶鈦股份2018年實現(xiàn)收入34.10億元,其中鈦產(chǎn)品收入22.63億元,鈦產(chǎn)品毛利率24.74%,實現(xiàn)歸屬于上市公司股東的凈利潤1.41億元。
(2)金天鈦業(yè)
金天鈦業(yè)成立于2004年4月8日,注冊資本90,104.9505萬元,是湖南湘投金天科技集團有限責任公司下屬子公司,主要致力于高質(zhì)量鑄錠和鈦帶卷板坯、大型鍛件、高精度棒線材等鈦及鈦合金加工材系列產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和經(jīng)營,生產(chǎn)的鈦加工材系列產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于航空、航天、艦船、兵器等國防工業(yè)以及石油、化工、冶金、電力、交通、海洋、醫(yī)療、環(huán)保、建筑、體育休閑等民用工業(yè)。
(3)ATI
ATI公司于1999年12月3日在紐交所上市,是全球 最大、最多元化的專業(yè)金屬生產(chǎn)商之一,產(chǎn)品包括鎳合金、高溫合金、鈦合金、不銹鋼、鋯、鈮、鎢、鍛件、鑄件等,其產(chǎn)品主要用于航空航天、石油和天然氣、醫(yī)療、能源電力等領(lǐng)域。根據(jù)ATI公司的2018年年度報告,其2018年度營業(yè)收入為40.5億美元,較2017年增長14.79%,其中鈦及鈦合金產(chǎn)品銷售金額占比約為19%,凈利潤為2.37億美元。
Ti45Nb鈦合金絲棒材是ATI公司的鈦合金產(chǎn)品之一,相比于純鈦,Ti45Nb鈦合金的剪切強度高、抗拉強度高而且變形抗力低,加之其與復(fù)合材料的電位差小可有效防止電偶腐蝕,適合于制造復(fù)合材料的鉚釘連接件,所以美國已經(jīng)淘汰了純鈦鉚釘,在航空航天產(chǎn)品中全部改用冷加工性能優(yōu)異的Ti45Nb鈦合金鉚釘。另外,Ti45Nb鈦合金鉚釘可與Ti-6Al-4V合金搭配制造雙金屬鉚釘,這在空客和波音飛機上被大量應(yīng)用。由于Ti45Nb鈦合金的熔煉技術(shù)難度大,長期以來全球只有ATI公司擁有Ti45Nb鈦合金材料的批量化生產(chǎn)能力,很長時間以來壟斷著全球市場。
(4)西部超導(dǎo)
公司主要從事高端鈦合金材料、超導(dǎo)產(chǎn)品和高性能高溫合金材料的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。公司是我國高端鈦合金棒絲材、鍛坯主要研發(fā)生產(chǎn)基地之一;是目前國內(nèi)唯一的低溫超導(dǎo)線材商業(yè)化生產(chǎn)企業(yè),是目前全球唯一的鈮鈦錠棒、超導(dǎo)線材、超導(dǎo)磁體的全流程生產(chǎn)企業(yè);也是我國高性能高溫合金材料重點研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)之一。
公司產(chǎn)品以“國際先進、國內(nèi)空白、解決急需”為定位,服務(wù)國家戰(zhàn)略,補上了我國新型戰(zhàn)機、艦船制造急需關(guān)鍵材料的“短板”。