钛及钛合金上下游情况、发展趋势和航空航天、武器装备领域应用
思瀚产业研究院 超晶科技    2024-08-22

1、钛及钛合金的基本情况

金属钛是钛合金的主要元素，钛在元素周期表中位于第 IVB 族，元素符号 Ti，原子序数 22，属于难熔稀有轻金属，具有熔点高、比重小、比强度高、韧性好、抗疲劳、耐腐蚀、导热系数低等特点。

近年来被广泛应用于航空航天、武器装备、化工环保、医疗等领域，被誉为“第三金属”、“太空金属”、“海洋金属”和“全能金属”。钛合金是以钛元素为基，适量加入合金元素，通过调整其基体相组成和综合物理化学性能而形成的合金。

钛合金具有高比强度、高韧性、耐腐蚀、耐高温、可焊接及无磁等一系列突出优点，近年来，钛合金已成为现代航空、航天、舰船、兵器等领域的重要应用材料。

根据基体相组成的不同，钛合金可分为 α 钛合金、β 钛合金及 α+β 钛合金。其中，α 钛合金的组织稳定，在 500℃-600℃的高温下能保持较高的强度，但在室温下的强度相对较低；β 钛合金的室温强度极高，但热稳定性相对较差；α+β 钛合金具备良好的综合性能，其韧性、塑性及高温变形性能突出，能在 400℃-500℃的高温下长时间工作，且能在热压力下对其进行加工。

我国对于 α 钛合金、β 钛合金及 α+β 钛合金，分别用 TA、TB 及 TC 来表示，并根据钛和其他合金元素（如铝、钒、钼、锆等）含量比例的不同，确定了不同牌号并制定了相应标准，如 TC21（铝钼铌锆锡系）、TB8（钼铝铌硅系）、TC4（铝钒系）、TC11（铝钼锆硅系）等。

2、钛及钛合金行业的上下游情况

钛合金材料及制品行业上游为海绵钛以及中间合金等。中游是钛合金材料及制品的生产。钛合金材料及制品下游应用较为广泛，包括航空航天、军工装备、医药、化工等领域。公司高性能钛合金材料以及锻压成型结构件产品的下游客户，主要是各军工集团的部装厂或总装厂，产品主要应用于军用飞机、航空发动机、火箭、导弹、卫星、装甲车辆、舰船、火炮等。

我国是全球海绵钛第一生产大国。根据中国有色金属工业协会钛锆铪分会数据，2022 年我国海绵钛产量达到 17.5 万吨，同比增长 25%，占全球海绵钛产量的 62.72%。丰富的钛资源储量和较大的海绵钛产量为我国钛合金材料行业的发展提供了有利条件。

从下游市场需求来看，钛合金材料及制品在诸多领域获得了广泛应用，其中航空航天和武器装备是钛合金材料及制品的重要应用领域。随着我国国防投入的持续增加、航空航天产业的发展以及武器装备现代化的推进，军用航空航天以及武器装备产业钛材需求量也呈现快速持续上升趋势。

3、钛及钛合金行业发展趋势

根据中国有色金属工业协会钛锆铪分会分类，钛加工材主要包括板材、棒材、管材、丝材、锻件等。我国钛加工材市场整体向好，中低端产品市场受益于化工等行业需求推动，呈现持续增长态势，高端产品市场受益于航空航天等领域技术发展和国产化提升等影响，需求快速增长。根据中国有色金属工业协会钛锆铪分会数据，2013-2022 年我国钛加工材（包含板材、棒材、管材、丝材、锻件等）产量从 44,000 吨增长至 151,000 吨。

从产品结构来看，全球范围内钛材主要应用于航空航天领域，占比超过 50%。我国受生产技术水平限制，高端钛产品仍存在较大产能缺口，钛材主要应用于化工领域。根据中国有色金属工业协会钛锆铪分会数据，2022 年国内化工用钛材比例达到 50%，而航空航天领域的钛材比例仅为23%，但航空航天领域的钛材相较于 2021 年增长 5 个百分点，航空航天用钛材市场处于高速增长态势，存在较大的发展潜力。

钛锻件是在钛坯料经过锻造和热处理工艺加工而来。锻造作为一种金属热加工方法，借助于加压设备和模具，使金属坯料或铸锭通过局部或全体的塑性变形，达到制造特定几何尺寸和形状的部件（或预加工零件）并提升其微观组织和性能的目的。

金属材料经历锻造处理后，其形状和尺寸的稳定性显著提升，内部组织更加均衡，纤维组织更加合理，呈现最佳的综合机械性能。近年来，我国钛锻件产量呈现波动增长趋势，根据中国有色金属工业协会钛锆铪分会数据，2013-2022 年我国钛合金锻件产量从 1,987 吨增长至 8,000 吨，年复合增长率达到 16.74%，处于高增长态势。

4、钛及钛合金在航空航天及武器装备领域的应用情况

飞行器结构设计中较多关注重量问题，钛合金兼有高强度与低密度的特性，对于结构减重、适应高温与腐蚀服役环境、提高机体服役寿命、抗电磁干扰等方面具有显著优势。

在航空领域，钛合金材料及制品的应用范围越来越广泛，已经成为第三代战斗机、第四代战斗机、新一代客机机体及航空发动机的重要结构材料。从具体应用来看，钛合金主要用于承力框、端框、隔框、机身梁、机翼梁、蒙皮、紧固件等飞机主体部件以及风扇盘、压气机盘、叶片、机匣和涵道等航空发动机部件。

在航天领域，钛合金材料代替传统的钢制材料，在大幅度降低航天飞行器的结构重量的同时可提高航天飞行器结构的抗腐蚀损坏能力，对增加航天飞行器航/射程、降低燃料消耗、延长服役寿命、提高服役可靠性等方面均具有重要意义。

为了实现空间飞行器的发射减重及有效降低在轨调姿的动能惯性，目前卫星、火箭、宇宙飞船等空间飞行器大量采用钛合金材料制造其燃料贮箱、高压气瓶、推进喷管支撑壳体、紧固件、支撑构件、复合蒙皮等。

航空航天是高性能钛合金材料及制品的重要应用领域。与化工等传统领域相比，航空航天领域对钛合金的性能要求更为严格。例如在机身结构件中的钛合金，要求比强度高、降低机身质量、耐腐蚀性良好、与聚合物复合材料电化学相容性好等；在航空制动系统及发动机系统应用的钛合金，要求其在较高的温度范围内具有很好的瞬时强度、耐热性能、持久强度、高温蠕变抗力和组织稳定性等；航天领域结构件还对耐高温、耐低温、抗辐射等性能有较高要求。

航空航天用钛合金技术先进，对钛合金的应用起到引领作用。根据中国有色金属工业协会钛锆铪分会数据，近年来，我国航空航天领域钛材（包含钛合金材料及制品）用量高速增长，2013-2022 年我国航空航天领域钛材用量从 4,666 吨增长至 33,000 吨，年复合增长率达到 24.28%。

在航空航天领域，2013-2022 年我国航空航天领域钛材用量占钛材总消耗量比例从 11.31%增长至 22.76%，虽然取得了较大幅度的增长，但仍远远低于 50%左右的国际平均水平，我国在航空航天领域的钛材使用量仍有较大提升空间。

此外，钛合金材料及制品在舰船、战车等武器装备领域也获得了普遍应用。在舰船方面，钛合金除能达到减重和耐腐蚀的要求外，还具备高冲击韧性、高耐应力腐蚀性能和高断裂韧性等特质，能够有效提高武器装备的可靠性，降低维护成本，延长使用寿命。

在舰船领域，钛合金的主要应用部位包括耐压壳体、螺旋桨、管道系统、热交换器、燃气轮机零部件、升降装置及发射装置、声纳系统、系泊装置等。

在战车方面，现代化战争模式的转变，要求军队有突出的快速机动能力，因此质量轻、运输方便、机动性能好成为了评判现代陆军战车的重要要求，用钛合金代替传统战车中的钢制部件，能有效实现陆军粗重装备的轻量化。

更多行业研究分析请参考思瀚产业研究院官网，同时思瀚产业研究院亦提供行研报告、可研报告、产业规划、园区规划、商业计划书、专项调研、建筑设计、境外投资报告等相关咨询服务方案。