海绵钛产业链下游行业发展概况
思瀚产业研究院 金钛股份    2024-06-26

钛材即钛加工材，是指海绵钛（或海绵钛加合金元素）经熔炼形成钛铸锭，再经锻造、轧制、挤压等塑性加工方法将钛铸锭加工成钛材。

由于钛及钛合金涉及的熔炼及加工技术复杂、技术含量高，目前世界上仅有美国、俄罗斯、日本、中国四个国家掌握完整的钛工业生产技术。根据相关数据表明，越是发达的国家，工业规模越大的国家，用钛量越大，越是技术先进的国家，越是将钛材用于航空航天工业，越是使用高端的钛材。钛及钛合金对一个国家的国防、经济及科技的发展极具战略意义。

近年来，随着全球宏观经济变动和当前国际经济政治格局复杂多变，“十四五”规划和军队现代化建设进入加速期，军工装备等高端领域用钛大幅提升，钛材行业在稳固扩大传统市场的同时，加速拓展在高新领域的应用，传统化工行业用钛量稳步增长，航空航天、船舶与海洋工程、医疗用钛、消费电子等领域继续保持高速增长从而推动我国钛材的需求量持续快速增长。根据 2018-2022年《中国钛工业发展报告》，2018 年至 2022 年间国内钛材消费量由 5.7 万吨持续增长至 14.5 万吨，年均复合增速达到 26.29%。

在航空航天、国防军工等高端领域，我国海绵钛消费存在较大缺口。全球钛材消费结构中钛材主要应用于高端需求领域，其中航空领域用钛占比高达 46%。在拥有发达的航空航天和军工国防工业的北美和欧盟地区，尤其是美国，50%以上的钛制品需求来自于航空航天和国防军工领域。

从国内钛材消费结构来看，我国虽然是全球最大的钛金属生产国和消费国之一，但整体呈现民用化和低端化的特征，我国钛制品需求大部分来自化工领域，应用主要为抗腐蚀材料，技术含量相对不高，航空航天领域高端需求，虽然近两年占比有所提升，但仍远不及国际平均水平。根据《2022 年中国钛工业发展报告》数据，2022 年国内钛材消费结构中，化工与航空航天作为前两大应用领域，消费量分别达到 7.3 万吨、3.3 万吨，分别占比 50.34%、22.76%。

因此，航空航天等行业高端用钛比例与全球钛材需求结构相比较低，未来增量空间广阔。同时，我国大力推进的深海发展计划和大飞机发展国产化，对高端钛材的需求也将呈现快速增长态势，这为高端海绵钛生产企业提供了有力的市场机遇。

此外，2023 年成为钛合金在消费电子行业应用元年，苹果公司于 2023 年 9 月发布 iPhone15 系列手机，其中 iPhone15Pro、iPhone15ProMax 宣布搭载钛合金边框。2023 年 10 月 26 日，小米 14系列发布会上亦宣布小米 14Pro 将有一个钛金属特别版。苹果手机有效推动了材质迭代，手机用钛渗透率将有望快速提升。根据中航证券和搜钛网测算，钛材加工的成材率普遍在 65-85%左右，我国钛材消费量的快速增长亦将推动海绵钛需求的快速增长。

钛材下游应用领域细分市场情况具体如下：

（1）航空航天领域

近年来航空航天用钛量步入发展快车道，已由 2011 年的 0.4 万吨增长至 2022 年的 3.3 万吨，在总消费量中占比由 8%提升至 23%。随着我国进入军机列装上量阶段，叠加全球商用飞机交付量在疫情过后触底复苏，军用及民用航空领域用钛需求前景广阔。

1）军用飞机升级换代及新型军机用钛量显著上升带来巨大市场机遇

2022 年，我国国防支出预算 14,760 亿元，同比增长 7.0%。虽然我国军费预算总额排名全球第二，但仅为美国国防预算的 28%，人均国防开支更是不足美国的 1/15,军费占 GDP 比重也不足美国的 1/4。当前国际经济政治格局复杂多变，中国国防军队现代化建设进入关键时期，预计军费支出将持续增长。

据《新时代的中国国防》白皮书，中国国防支出主要由人员生活费、训练维持费和装备费三部分组成，其中装备费占比逐年提升，已由 2010 年的 33%提升至 41%。2010-2017 年装备费用复合增速 13.44%，显著超过国防总支出 10.06%的复合增速。装备支出占比逐年提升,军用航空装备是重点增长领域。

当前我国处于军用飞机升级换代大周期，新型军机放量且新机钛合金占比提升，军机升级换代对钛合金材料有着强烈需求。

美国现役战斗机全部为三代及以上战机，并已加速列装 F-22、F-35 等四代战机，三代机、四代机占比分别为 78%和 22%。我国目前仍以二代机和三代机为主，占比分别 53%和 45%，升级换装需求迫切。目前我国已自主研发出适配歼-20 和运-20 的发动机，军用战机量产的最大障碍被消除。随着我国新式战机以及配套导弹的加速列装，未来有望成为航空装备建设的收获期和井喷期。

新型军机用钛量显著上升。国外方面，当前欧美设计的各种先进战斗机和轰炸机中钛合金用量已经稳定在 20%以上，美国第四代战斗机 F-35 用钛量达到 20%，F-22 战机用钛量则高达 41%，其机身主承力梁和框架采用钛合金整体锻造而成。

国内方面，中国科学院院士曹春晓在《院士开讲》节目中提到，国内军用歼击机的钛用量在不断提升，歼 8 的用钛量只有 2%，而歼 31 的用钛量已经达到 25%，同时国内运 20 的钛含量也跟美国的 C17 相近用钛量都是 10%左右。根据观研报告网《中国航空零部件行业现状深度分析与投资前景研究报告（2022-2029 年）》，预计“十四五”期间我国新增军用飞机 2,850 架，由此牵引的钛合金材料需求量为 54,890 吨，年均10,978 吨，尤以重型四代机、重型三代机、战略运输机需求为最。

2）国产大飞机放量及单架飞机用钛量上升带来巨大增大动力

由于钛合金的优质性能，客机中也越来越多地使用钛材以满足客机减重省油的要求。据统计，飞机每减轻重 10%，可节省燃料 4%。目前主要商用客机的用钛量均在 6%以上。尤其在当前较为先进的商用飞机中，空客 A350 用钛量 14%，波音 787 用钛量 15%，俄罗斯新型客机 MS21 用钛量 25%。

国产大飞机 C919 也广泛采用钛合金，用钛量已达 9.3%，高于波音 777 的 7%用钛量。据公开信息，正在研制的宽体客机 C929 预计钛合金使用量将达到 15%左右。

中国商飞作为实施国家大飞机重大专项的主体，主要推出三个级别的涡扇喷气式客机，分别是ARJ21、C919、C929，未来将与波音空客等同台竞争。ARJ21 已正式投入航线运营，累计交付量 112架，目前订单 775 架；C919 已于 2022 年 9 月取得适航证，并于当年 12 月交付了首架，2023 年 9月 28 日，中国东航与中国商飞在沪签署 100 架 C919 大型客机购机协议，将于 2024-2031 年分批交付。

目前 C919 累计订单量已达 1,176 架，按照 0.99 亿美元/架目录价格测算，订单规模约 1,164 亿美元。随着 C919 商业运营的全面开启，C919 大规模商业化订购有望不断增加，带动国产大飞机行业进入规模化发展新阶段。

据中国商飞预测，未来 20 年中国航空市场将接收 9,284 架新机，市场价值约 1.5 万亿美元。中国的机队规模将由 2021 年的 3,695 架增长至 2040 年的 10,007 架，复合增速 5.1%，快于全球增速，占全球客机机队的比例将由 16%增长到 21%。全球航运市场前景广阔，钛需求潜力巨大，预期未来20 年中国主流型号客机 ARJ21-700 和 C919 将为钛材带来 11.6 万吨的需求量。

3）钛和钛合金广泛用于导弹、火箭、飞船等航天领域带来一定市场机会

现阶段，钛材已成为航天领域不可或缺的关键材料。根据刘世锋等（2020 年）发表的《钛合金及钛基复合材料在航空航天的应用和发展》美国“阿波罗”飞船的 50 个压力容器约 85%采用钛材制成；日本第一颗实验卫星“大角”号采用了 Ti2Al2Mn 钛合金；俄罗斯在“能源暴风雪”号、“和平 1”号、“进步”号、“金星号、“月球”号航天器上也广泛使用了钛合金材料。

此外，民兵洲际导弹第二级固体发动机壳体采用了 Ti6Al4V 钛合金，并用强力旋压成形，成形后的钛合金壳体重量减轻 30%。未来，随着我国新型战斗机、海军装备等的批量生产，我国导弹数量有望加速增长。火箭方面，近年来全球航天发射活动呈现强劲态势，发射次数和发射质量均创新高。

2021 年全球共实施 146 次发射任务，为 1957 年以来最高发射次数。近年来我国航天也已经进入高密度发射常态化阶段，2021 年中国全年共执行 55 次发射任务，发射次数居世界首位，较上年有大幅提升。其中长征系列运载火箭在 2021 年完成了 48 次发射，年发射次数首次达到历史最高的“40+”，发射成功率为 100%，是我国运载火箭的绝对主力。2022 年长征系列运载火箭发射 53 次，

长征系列运载火箭年度发射次数首次实现“50+”。火箭发射已进入高密度发射常态化阶段。得益于钛材诸多优异的性能，未来其需求增长也有望充分受益于航天事业的蓬勃发展。

（2）船舶和海洋工程领域

海洋工程和运输领域中，得益于船舶工业钛材使用比例会提升及海水淡化装置需求的推动。2022 年钛材应用在船舶领域为 0.5 万吨，相较于 2021 年提高了应用在船舶工业的钛材数量。根据国家发展改革委、自然资源部发布的《海水淡化利用发展行动计划》，预计到 2025 年中国海水淡化总规模达到 290 万吨/日以上，新增海水淡化规模 125 万吨/日以上，其中沿海城市新增海水淡化规模 105 万吨/日以上，海岛地区新增海水淡化规模 20 万吨/日以上，推动建设一批大型海水淡化工程和海水循环冷却工程。

此外，钛合金在舰船及水下装备的应用方面，我国与俄罗斯、美国等军事强国相比仍存在一定的差距，从单艘舰船用钛量上看，我国舰船用钛量占总重量比例不足 1%，远落后于俄罗斯的 18%，我国舰船用钛量提升空间巨大。我国海军舰船及水下装备数量未来仍有较大增长空间。

2019 年 7 月发布的《新时代的中国国防》白皮书指出：“海军在国家安全和发展全局中具有十分重要的地位。按照近海防御、远海防卫的战略要求，加快推进近海防御型向远海防卫型转变，提高战略威慑与反击、海上机动作战、海上联合作战、综合防御作战和综合保障能力，努力建设一支强大的现代化海军。”未来，随着我国现代化海军建设的进一步加速，以及现代海军建立海空一体作战体系对潜艇、水下无人航行器、水下预置装备等水下装备的需求愈加迫切，舰船及水下装备领域钛合金市场前景广阔。

（3）消费电子领域

相比此前的不锈钢和铝合金材质，钛合金能够更好地兼具坚固和轻薄的特点，从而降低手机的厚度和重量，并提高强度。2023 年起，钛合金开启大规模在手机中进行应用，2023 年 9 月，苹果公司 iPhone15 系列手机发布会上宣布在 iPhone15Pro 系列手机首次使用钛合金边框，减重效果显著。

得益于钛合金边框的轻质优势，iPhone15Pro 整机重量为 187 克，成为苹果迄今为止最轻巧的 Pro 机型，虽然 iPhone15ProMax 在上一代产品的基础上引入了重量较大的潜望式长焦摄像头以及容量更大的电池，其重量仍然从 240 克下降至 221 克，减重达 8.64%，较未使用钛合金的三星 GalaxyS23Ultra轻 12 克。

根据 Mysteel 数据，2023 年苹果公司国内钛合金总需求量 10,000 吨。根据 Omida 预测，2023年 iPhone15 全球销量将达到 7,500 万台，其中 iPhone15Pro 机型约 2,050 万台，iPhone15ProMax 约2,850 万台，即目前使用钛合金的机型在 iPhone 总产量中占比约 65%。苹果未来若扩大钛合金的使用，如在更多机型使用钛合金边框、使用全钛合金边框（iPhone15Pro 系列使用钛合金-铝复合材质边框，全钛合金边框单机钛合金用量预计为钛合金-铝复合材质的 2 倍），钛合金需求将进一步提升。

继苹果之后其他品牌手机也有望使用钛合金，这将成为钛合金需求增长的又一亮点，2023 年 10 月26 日，小米 14 系列发布会上亦宣布小米 14Pro 将发布钛金属特别版。据 Mysteel 消息，华为也计划在手机上使用。三星、OPPO 等公司开始加速与供应链沟通、测试，试图在下一代产品中进一步使用钛合金技术。

根据招商证券研究所，预计 2025 年在消费电子行业的需求量将增至 6.1 万吨。据 IDC 数据，2022年全年手机出货量 12.1 亿台。假设每年手机出货量为 2022 年数据 12.1 亿台保持不变，在 5%渗透率、200 元加工成本的情况下，每年市场空间即达 121 亿元。

（4）医疗领域

在医疗方面，钛由于对人体体液有极好的耐蚀性，无毒无磁，与肌肉组织亲和性良好，且有形状记忆功能等特性，可被应用于医疗器械及外科矫形材料：钛制牙，心脏内瓣，隔膜、骨关节及固定螺钉，手术器械等。

随着国民经济的快速发展，医用钛合金凭借其优良的性能，在医疗领域的需求量不断增加。作为生物学性能优良的金属材料，钛及钛合金在医学领域上的应用前景良好。但是，目前与发达国家相比，我国钛合金材料的研发与应用还存在一定的差距，如钛合金的弹性模量偏高、表面活性差、耐磨性和耐蚀性差不足等缺点，都将直接影响到材料的生物相容性。

近年来，随着全球居民生活水平的提高和医疗保健意识的增强，医疗器械产品需求持续增长。

2020 年全球医疗器械行业市场规模为 4,774 亿美元，同比增长 5.63%，预计到 2024 年全球医疗器械行业规模将达接近 6,000 亿美元，2017-2024 年复合增长率为 5.6%，行业有望保持稳定增长，钛合金作为医疗器械领域重要的材料，潜在市场宽广。

（5）化工领域

在化工方面，钛材已成为化工装备中主要的防腐蚀材料之一。在化工生产中，用钛材代替不锈钢、镍基合金和其它金属作为耐腐蚀材料对于提高产品质量、延长设备使用寿命、降低能耗物耗、提高劳动生产率等方面具有重要意义。目前在化工领域，钛材设备的应用已经从最初的纯碱、烧碱工业逐步扩展到氯酸盐、氯化铵、有机合成、染料、无机盐、农药、化肥及精细化工等众多行业。

根据中国有色金属工业协会的统计和《中国钛工业发展报告》，化工领域是我国钛材的最大的应用领域，2008-2022 年，我国化工用钛材销量呈波动增长，近七年来，实现持续增长。2022 年，我国化工用钛材销售量为 7.3 万吨，同比增长 23.73%，预计未来化工领域钛材需求量仍将维持稳定增速增长。

（6）汽车领域

“双碳”背景下，汽车轻量化将是全球汽车工业的一致目标。根据欧洲汽车工业协会和豪美新材招股说明书，汽车燃料约 60%用于负荷汽车自重，汽车质量每减重 100 公斤，百公里油耗可节省约 0.4L，碳排放大约可减少 1 公斤。若汽车整车重量降低 10%，燃油消耗可降低 6%-8%，从而使排放降低 5%-6%，同时还可使加速时间减少 8%，制动距离减少 5%，轮胎寿命提高 7%，疲劳寿命明显提升。

钛材因具有质量轻、比强度高、弹性好、耐高温低温、耐腐蚀等特性，可广泛应用于汽车领域，钛合金在汽车产品上的用途主要分为两大类，第一类是减少原有零件的质量，涉及零件主要有发动机的高速往复运动件和汽车自重，第二类是用来制作耐腐蚀件，主要包括排气系统，底盘零件，悬架系统等所处环境恶劣的汽车零部件，可提高汽车零件的使用寿命。根据中国汽车工业协会，2022年我国汽车产量为 2,702 万辆，假设每辆汽车有 1kg 的用钛量，则中国的汽车用钛量将达 2.7 万吨。

（7）核电领域

在核电方面，钛由于具有良好的耐腐蚀性，可被应用于核电工程中凝汽器的换热管，换热管可用于装载海水并在核电机组中循环往复，从而对核电机组进行降温。

中国大陆地区现有运行和在建核电机组 77 台，居世界第二位，运行安全水平居世界前列。零碳排放、稳定输出、兼具部分调峰能力的核电，是中国实现碳达峰、碳中和目标不可或缺的主要手段之一。2022 年全年，共 10 台核电新机组获得核准。一台百万压水堆核电机组，钛材用量大概 150吨。假如按照每年新建 10 个机组计算，未来核电工程用钛量大概 1,500 吨/年。

（8）氢能领域

PEM 电解水制氢系统工作过程中，双极板需长期处于酸性环境中，运行寿命要求达到 4 万小时以上，条件苛刻，而常规的不锈钢材料耐腐蚀性不足，导电性差，铁离子析出容易加速膜的分解老化，很难满足运行要求，因此，目前氢能产业链中，制氢环节的 PEM 制氢工艺中双极板通常为钛基双极板。

根据中国氢能源及燃料电池产业创新战略联盟发布的《中国氢能源及燃料电池产业发展报告（白皮书）2020》测算：“在 2030 年碳达峰时，我国部署电解槽装机约 80GW”。在此保守估计 PEM 电解槽装机容量能占到其中 10-20GW，以此测算未来需求钛材料每年上千吨。

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