等尖端科技领域的关键支撑材料,又是传统工业改造提升和技术创新发展的重要基础材料。
近年来,得益于生产设备和技术能力的突破,以及下游航空航天、舰船、高端化工等中高端领域需求的带动,钛材市场规模迅速增加。根据中国有色金属工业协会钛锆铪分会统计,2021 年我国钛材产量约为13.59 万吨,同比增长 40.10%;最近 5 年(即 2017-2021 年),我国钛材产量年均复合增长率达 25.16%,增长迅速。
我国钛材产业体系目前正逐步向中高端领域迈进。2021 年,我国航空航天、舰船、高端化工等中高端领域的钛材需求总量增加了 2.05 万吨,同比增长 28.5%,钛材产业体系正处于升级加速期。
预计未来随着国防和军队现代化建设、绿色发展、高端发展、工业 4.0 等国家政策的深入推进,国内钛材高端应用场景及潜在市场空间将逐步拓展。
钛及钛合金材料大范围的应用于化工、航空航天、电力、体育休闲等领域,下游应用领域的发展对钛及钛合金市场需求和技术革新产生直接影响。根据中国有色金属工业协会钛锆铪分会统计,2021 年我国钛材销量约为 12.45 万吨,同比增长32.98%;2017-2021 年间,我国钛材销量年均复合增长率达 32.98%,增长迅速。
其中,化工为第一大应用领域,2021 年占比 47.08%;航空航天排名第二,占比18.04%;电力排名第三,占比 6.05%。在化工领域,由于钛具有优良的耐腐蚀和抗老化性能,在氯碱、纯碱、塑料的生产中作为抗腐蚀材料大范围的应用。但受到环保政策趋严、落后产能加速出清等因素的影响,钛及钛合金在化工领域的用量趋于稳定。
在我国钛材消费结构中,航空航天领域已愈发成为重要组成部分。根据中国有色金属工业协会钛锆铪分会统计,2021 年,我国航空航天领域钛材销量约为2.25 万吨,同比增长 30.31%;2017-2021 年间我国航空航天领域钛材消费量增长了约 1.5 倍,年均复合增长率达 25.74%,增长迅速。我国航空航天领域钛材销量占比已由 2010 年的 9.70%增长至 2021 年的 18.04%。
根据 USGS 统计,全球航空航天钛合金消费量占整体消费量的比重约为 50%,其中美、俄军事强国,航空钛材在整个钛合金应用市场占比超过了 70%。因此,我国目前航空航天领域钛材销量与全球乃至发达国家仍存在一定差距,未来市场极具潜力。预计随国内军用飞机的升级换代和新增型号列装,以及商用飞机通过适航认证后的产能释放,未来航空航天领域钛材需求将持续释放。
航空工业是维护国家安全的战略性产业,而飞机系该产业的发展核心。钛合金凭借其优异性能,被大范围的应用于飞机机体与发动机,是飞机重要的结构材料。
在机体方面,由于具有高的比强度、较强的韧性、优异的抗疲劳性能、良好的焊接工艺性能等特点,钛合金大多数都用在防火壁、蒙皮、大梁、起落架、翼肋、隔框、紧固件、导管、舱门、拉杆等。
在发动机方面,由于具有热稳定性好、抗氧化和抗蠕变性能好等特点,钛合金大多数都用在压气盘、静叶片、动叶片、机壳、燃烧室外壳、排气机构外壳、中心体、喷气管等。
我国军用及民用航空市场对钛合金需求潜力巨大,未来将为我国航空领域用钛合金市场带来持续增长动力。
尽管和平与发展仍是当今世界的主题,但我国面临的安全形势日趋严峻,特别是近年来国际地缘冲突加剧,未来国际局势与环境充满变化,积极地推进我国国防和军队的现代化建设意义重大。在此背景下,我国国防支出持续增长,2001年军费开支 1,442.04 亿元,到 2022 年我国军费预算达 14,760.81 亿元,军费增速高于同期 GDP 增速。为维护国家主权、安全及发展利益,未来我国军费仍将迅速增加。由于现代战争中,空军是决定胜负的关键力量,因此未来空军将是我国国防建设重点之一。
航空工业是国家战略性高技术产业。2015 年 5 月,国务院新闻办公室发布白皮书《中国的军事战略》精确指出空军需按照“空天一体、攻防兼备”的战略要求做发展建设。2018年11月在“庆祝人民空军成立69周年记者见面会”上,我国空军公布了空军建设战略目标:第一步,到 2020 年基本跨入“战略空军”门槛;第二步,到 2035 年初步建成现代化战略空军;第三步,到 21 世纪中叶全面建成世界一流战略空军。
近年来,我国空军发展先后经历了“国土防空”“攻防兼备”“战略空军”三个阶段,目前已具备战斗机、运输机、武装直升机/运输直升机、教练机等多机种系列飞机的研制能力。随着一大批新型国产主战装备陆续加入空军战斗序列,投入实战化训练,形成战斗力,我国空军正逐步向现代化战略空军迈进。
虽然我国空军装备取得了长足进步,但对比美国等发达国家,我国仍有军机数量较少、老旧机型占比偏多等不足,我国军机数量补齐和军机升级换代需求迫切。
从军机数量上看,根据 Flight Global 发布的《World Air Forces 2023》统计,截至 2022 年末,我国现役军机数量为 3,284 架,远落后于美国的 13,300 架。从军机结构上看,以战斗机为例,截至 2022 年末,目前我国以 X-7、X-8 为代表的二代战斗机占比达到 47%,以 X-10、X-11/16 及 X-15 为主的三代战机占比 51%,四代机占比仅为 2%;而美国现役已无二代战斗机,其三、四代机型占比分别为78%和 22%。因此,我国先进战机规模和世界空军强国还存在很明显差距,国内军机面临迫切的升级换代需求。
随着我国大力加强空军建设,数十种型号飞机实现首飞、适航鉴定和设计定型,一大批先进航空装备实现批量生产,我国军机需求量开始上涨迅速。未来,各种用途的新型先进战机将不断研制成功并列装,原有主战机型也将进行扩产和升级,其带来的对飞机机体及发动机钛合金需求将为我国航空领域用钛合金市场带来非常大市场增量。
由于钛合金具有比强度高、耐热性好、抗氧化和抗蠕变性能优异等特点,可有效减轻飞机结构重量、提高机体寿命、提升发动机推重比等,因此其愈发成为军用飞机机体及发动机的重要结构材料。在新型战机设计建造过程中,钛用量、使用水平慢慢的变成了衡量机型先进程度的重要指标。
在机体方面,以美国军用飞机为例,其战斗机单机机体钛用量占比从 F-16的 2%增至 F-35 的 27%及 F/A-22 的 41%;轰炸机从 B-1 的 21%增至 B-2 的 26%;运输机从 C-5 的 6%增至 C-17 的 10.30%。我国战斗机亦呈相同趋势,我国战斗机单机机体钛用量占比从 X-8 的 2%增至 X-20 的 20%及 X-31 的 25%。在发动机方面,美国军用飞机发动机单台钛用量占比从 F100 的 25%增至F119的40%;我国军用飞机发动机单台钛用量占比从秦岭的10%增至太行的25%。
新型战机用钛量不断的提高。为满足新型战机性能要求,除了运用先进的设计技术外,还一定要采用综合性能优良的材料以及先进的工艺制造技术。大量选用钛合金、提高先进钛合金的应用水平就是重要措施之一。
《中华人民共和国国民经济与社会持续健康发展第十四个五年规划和 2035 年远大目标纲要》明白准确地提出“确保 2027 年实现建军百年奋斗目标”“加速武器装备升级换代和智能化武器装备发展”“2035 年基本实现国防和军队现代化”;党的二十大报告亦强调要“如期实现建军一百年奋斗目标,加快把人民军队建成世界一流军队”。
因此,预计未来以 X-20/X-15/X-10、军用运输机 X-20、教 X-15、AG600、新一代直升机、大型无人机等为主的军用飞机将加快速度进行发展。新型军用飞机单机用钛量不断的提高,将为高端钛合金材料带来广阔的市场空间。综上,伴随中国国防支出的迅速增加,武器现代化进程将加快,我国军用飞机的升级换代和新增型号列装将为我国航空领域用钛合金市场带来持续增长动力。
随着国民经济的加快速度进行发展,我国民用航空市场蒸蒸日上。根据中国民用航空局统计,我国民用航空的机队规模已从 2013 年的 3,664 架增长至 2022 年的 7,351架,年均复合增长率约为 8.04%,其中运输航空机队规模已从 2013 年的 2,145架增长到 2022 年的 4,165 架,年均复合增长率约为 7.65%。
2006 年 2 月 9 日,国务院发布《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》,将“大型飞机”作为 16 个重大专项之一;2008 年 5 月 11 日,中国商用飞机有限责任公司在上海成立,作为实施国家大型飞机重大专项中大型客机项目的主体,目前主要承担中国大型客机 C919 和新支线 的研制工作。
其中,C919 大型客机是我国自行研制、具有自主知识产权的大型喷气式客机,已于 2022 年 9 月完成全部适航审定工作后获中国民用航空局颁发的型号合格证,于 2022 年 12 月 9 日向东方航空完成首架飞机的交付,并于 2023 年 5月 28 日成功完成首个商业航班飞行;ARJ-21 新支线飞机已正式投入航线运营。根据《中国商飞公司市场预测年报(2022-2041)》预测,未来 20 年全球将有 42,428 架新客机交付,中国在未来 20 年间将接受客机 9,284 架。到 2041 年,中国的机队规模将达到 10,007 架,占全球客机机队 21.1%。
中国航空市场将成为全世界最大的单一航空市场。根据上海市科学技术委员会发布的《2022 上海科学技术进步报告》,截至 2022 年底,C919 累计获得 1,035 架订单,ARJ21 已获得 690架订单。假设钛合金加工损耗比例以 80%计算,未来 C919 及 ARJ21 机型将带来约 2.44 万吨钛合金需求量。
未来国产化民用飞机需求的释放,将为我国航空领域用钛合金市场带来非常大增量空间。
提高钛用量可减轻飞机重量、增加运载能力、降低油耗,对民用飞机具备极其重大经济意义。目前,民用飞机单机钛用量占比亦呈增长趋势。
以当前民航主流空客及波音飞机为例,空客从 A300 的 4.0%增至 A350 的14.0%,波音从 B747 的 4.0%增至 B787 的 15.0%。国内方面,商用客机 ARJ21单机钛用量 4.8%,而 C919 大型客机广泛采用钛合金,其单机钛用量占比已达9.3%。因此,即使不考虑民用飞机需求量的释放,仅考虑民用飞机的更新换代亦将为我国航空领域用钛合金市场带来显著增长。
综上,国产商用客机谱系的建立及民用飞机的国产化将为我国航空领域用钛合金市场带来非常大的发展机遇。
根据中国有色金属工业协会钛锆铪分会统计,最近 10 年(2012-2021 年)我国航空航天用钛材销量年均复合增长率约为 20.28%,增长迅速,但目前国内航空航天用钛材占比仅为 18.04%,仍远低于全世界内航空航天用钛材占钛材总需求的 50%的比例。
经测算,未来 10 年我国航空航天用钛材需求量预计约为 85.48 万吨。
钛合金不仅是航空工业的良好用材,也是海洋工业尤其是舰船及水下装备的理想材料。由于钛合金具有重量轻、比强度高、抵抗腐蚀能力好、无磁、抗冲击等特性,使用其可有效改进舰船及水下装备的防水耐压防腐性,提高可靠性和有效性,降低维护成本,延长常规使用的寿命,实现减重和增载及提高隐蔽性,使得钛合金受各国海军的青睐。目前钛合金主要使用在于水面舰船及水下潜艇、深潜器等装备的船体结构件、耐压壳体、管道、阀及其他部件等。
钛合金用于舰船及水下装备领域始于 20 世纪 60 年代,目前美国、俄罗斯等国均有广泛应用。其中,俄罗斯在舰船及水下装备用钛合金的研究和应用处于世界领先水平,其舰船及水下装备钛合金用量占比平均达 18%,并早于 20 世纪 60至 80 年代便成功建成 3 级 12 艘全钛合金攻击型核潜艇。美国在其舰船及水下装备领域亦普遍的使用钛合金,如在圣安东尼奥级两栖船坞运输舰关键部位上层建筑区大量使用了钛合金,使其质量减轻约 50%,有效的提高了该舰的稳定性。
尽管钛合金在我国舰船及水下装备上已经有较多应用,但与俄罗斯、美国等军事强国相比,我国仍存在一定的差距。目前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。
此外,从舰船及水下装备数量来看,根据 GFP 的多个方面数据显示,美国海军的总吨位大约为 320 万吨,而我国海军的吨位仅为 110 万吨,约为美国海军的三分之一。我国海军舰船及水下装备数量未来仍有较大增长空间。
《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,快速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。”未来随着我们国家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、水下监听网等水下装备的迫切需求,舰船及水下装备领域钛合金未来市场发展的潜力广阔。返回搜狐,查看更加多
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