中国建材市场协会钛材料生产与应用分会欢迎您!
  
聚焦钛业
    
“未来金属”钛——航空引领钛产业发展,民用钛空间广阔
来源: | 作者:付一江 | 发布时间: 2023-02-03 | 1679 次浏览 | 分享到:

【钛材料讯】提起“钛”,人们就想到了航天航空,军工这些个高大上的东西,钛被认为是一种稀有金属,这是由于在自然界中其存在分散并难于提取。但其相对丰富,在所有元素中居第十位。 钛的矿石主要有钛铁矿及金红石,广布于地壳及岩石圈之中。钛亦同时存在于几乎所有生物、岩石、水体及土壤中。从主要矿石中萃取出钛需要用到克罗尔法或亨特法。钛最常见的化合物是二氧化钛,可用于制造白色颜料。其他化合物还包括四氯化钛(TiCl4)(作催化剂和用于制造烟幕作空中掩护)及三氯化钛(TiCl3)(用于催化聚丙烯的生产)。

  我国钛铁矿的储量高、品位低。钛在地球上的储量十分丰富,根据美国 地质调查局(USGS)2021 年公布的数据,全球锐钛矿、钛铁矿和金红 石的资源总量超过 20 亿吨,其中锐钛矿和金红石的 TiO2 含量较高,钛 铁矿含量较少。全球钛铁矿储量前三名的国家为中国、澳大利亚、印度,储量分别为 2.3、1.5、0.85 亿吨;金红石储量前三名分别为澳大利亚、 印度、南非共和国,储量分别为 92700、740、680 万吨。我国钛矿中原 生钛(磁)铁矿占比 92%,主要集中在四川(89%)、湖北(3%)、山东 (3%)地区;其次是钛铁砂矿,占比 7%;金红石占比最少,只有 1%。中国钛铁矿平均品位一般为 5%~10%,与国外相比品位普遍偏低。俄罗 斯钛铁矿的品位一般在 5%~15%,加拿大乌尔宾钛矿床含钛的钒钛磁铁 矿的平均品位 10%,美国散弗德湖钛磁铁矿的品位在 9.5%~30%。

  我国攀西地区多数选矿厂采用“两段强磁+浮选”流程生产钛精矿。国内 钛精矿主要由攀西地区的钒钛磁铁矿采选企业供应,钒钛铁矿首先经过 磁选出铁精矿,得到的尾矿作为选钛原料,使用斜板浓密机分为粗粒级 和细粒级,对于粗粒级进行除铁-强磁粗选-筛分-磨矿除铁-强磁精选-强 磁扫选-浮选的流程;对于细粒级采用除铁-强磁粗选-强磁扫选-除铁-强 磁精选-强磁扫选-浮选的流程,最终得到钛精矿。攀西地区的钛精矿含 钙、镁、硅等杂质的含量高,会增大氯化过程中氯气的消耗、产生大量 废盐和泥浆,因此需要经过进一步提质才能成为沸腾氯化用钛原料的要 求。选矿技术不断进步,回收率有望进一步提高。根据安宁股份股票招股书, 公司经过多年持续技术研发投入,大幅提高了钒钛磁铁矿的钛金属的回 收率,从 2007 年到 2019 年,公司的钛铁比从 10%提升到 36%。根据《攀 枝花选钛厂提高钛精矿回收率的探索》和《攀西钒钛磁铁矿采选生产技 术现状与转型升级策略》,攀枝花选钛厂的钛精矿回收率从 20 世纪末的 20%提升到现在的 30%-45%,其中大中型选厂的回收率为 35%-45%,中 小型选厂回收率 28%-38%。预期随着小规模选厂的兼并,行业资源综合 利用率将会进一步提升,成本进一步下降。

  国内钛精矿价格主要参考四川攀枝花及云南地区,进口钛精矿价格主要 参考澳洲、莫桑比克矿价格。根据百川盈孚,国内钛精矿的主要报价来 源为攀枝花、四川攀钢、安宁铁钛、云南、海南澳矿等;进口的钛精矿 主要参考价格有澳大利亚、肯尼亚、莫桑比克等的价格。衡量一个国家钛工业规模有两个重要指标:海绵钛产量和钛材产量。其中海绵钛产量反映的是原料生产能力,钛材产量反映的是深加工能力。据统计,一吨钛精矿需要钛铁矿 16 吨,一吨钛白粉需要钛精矿 2.2 吨, 一吨海绵钛需要钛精矿 4 吨钛精矿,一吨钛材需要海绵钛 1.23 吨。

  钛因其优良特性而被誉为“未来金属”。钛是一种银灰色的过渡金属,最 常见的化合物为二氧化钛(钛白粉)。钛在常温下会迅速形成一层致密的 氧化膜,这让它具有良好的抗腐蚀能力,常温下几乎不与酸、碱、氯化 物发生反应。钛的熔点高达 1660℃,这让其具有良好的耐高温属性,在 高温也能保持一定的强度。钛在具有高强度的同时密度仅有 4.54g/cm3, 因此它的比强度高于多数其他金属结构材料。钛是安全无毒的金属,生 理上对人体几乎都是惰性的,因此其具有良好的生物相容性。钛具有诸 多的良好属性使其具有广泛的应用前景。

  目前大规模工业生产钛的方式为 Kroll法。钛的冶炼方式主要为金属热 还原法和熔盐电解两种。金属热还原法指利用还原性较强的金属来还原 钛氧化物、钛氯化物等来制备金属钛;熔盐电解法是以碱金属的氯化物 作为电解质,以含钛化合物为原料通电进行电解制备金属钛。目前工业 上主要使用金属热还原法,主要有镁热还原法(Kroll 法)和钠热还原法 ( Hunter 法、Armstrony 法)两类。镁热还原法为 20 世纪 40 年代 Kroll 发 明,1948 年美国杜邦公司开始使用这种方法生产海绵钛。20 世纪中期 Hunter 工艺开始进行商业化生产,Hunter 法生产的钛纯度要高于 Kroll 法,但成本更高。由于钠热还原法成本较高,目前工业上广泛使用为 Kroll 法。

  钛产品主要应用于化工、航空等多个领域。钛的应用分为化工和金属两 条路径,化工路径最终产品为钛白粉,金属路径最终产品为各类钛材。根据中国化工制造网,全球 90%的钛被用来生产钛白粉,钛白粉可以提 供优异的白度、遮盖和耐候性,因此其作为白色无机颜料被广泛应用于 涂料、塑料、造纸、油墨、化纤等行业。钛材包含钛及钛合金,其中钛 合金是以钛为基含有其他合金元素和杂质的合金。合金元素的添加具有 提高钛合金的弹性模量、热强度,以及改善合金的加工塑性、降低变形 抗力等效果。

  我国钛产业处于成长期。产业的生命周期一般分为导入期、成长期、成 熟期和衰退期,其中成长期的行业市场增长率和需求增长率都较快,行 业商业模式、技术也趋于稳定,行业壁垒逐渐建立。海绵钛是钛及钛合 金的主要原料,其产量可以反映钛及钛合金的市场趋势。20 世纪末我国 海绵钛产量较低,钛金应用范围偏窄,行业处于导入期。从 2005 年开 始,伴随我国大化工的发展,我国对钛金属的需求快速上升,海绵钛产 量快速增长。2016 年后,随着行业需求的高端化,行业内企业逐渐转型 升级,行业资源、技术、资金等壁垒逐渐形成。结合海外经验看,我国 钛材在航空航天领域的应用仍将持续上升,未来钛金属的市场仍有望进 一步扩大,钛产业将持续成长。

  虽然钛金属的应用广阔,产销量逐渐上升,但价格仍然受到产能周期、 需求周期的影响,呈现一定的周期性波动。海绵钛是钛材生产的重要原 料,我们以海绵钛为对象,将 2003 年以来我国的钛金属产业分为 3 个 阶段:

  第一阶段(2003 年-2010 年):需求旺盛,供应缓慢增加,价格飞涨后回 落。随着中国经济高速增长,航空航天、化工、体育休闲、制盐等领域 对钛的需求旺盛,而海绵钛新增产能不足,海绵钛价格不断上升,在 2006 年 1 月达到历史最高点:约为 20 万元/吨。高企的海绵钛价格带来了海 绵钛投资热,2006 年中国海绵钛的产能达 3 万吨/年,而产量仅为 1 万 吨左右,海绵钛的供给充足,价格开始迅速下滑,最低价格达到 5 万/吨 左右,行业逐渐陷入亏损。

  第二阶段(2010年-2016年):后金融危机时代需求冲高后回落,经济增 速的下滑带来价格的持续偏弱。2010年下半年,中国率先走出国际金融 危机影响,经济的快速发展增加了对钛制品的需求,加之海绵钛原材料 价格上涨,海绵钛价格在 2011 年上半年快速蹿升。而从 2011 年下半年 开始,我国对通货膨胀大力控制、房地产调控深入,钛需求开始下降, 海绵钛价格逐步走跌。到 2016 年,海绵钛价格最低达到 4.55 万元/吨, 行业内大部分公司亏损,行业产能去化、产量下降。

  第三阶段(2016 年 7 月至今):海绵钛价格摆脱底部区间,行业供需两 旺。从 2016 年下半年开始,随着钛白粉市场的好转,钛白粉产量的上升 带来钛精矿供给的紧张,海绵钛的成本也逐渐上升。此外,海绵钛产能 的去化、海绵钛需求的上升,钛精矿、海绵钛供需紧平衡,钛金属价格 逐步上升。产业层面给看,我国钛产业技术升级,高端海绵钛产量不断 上升,海绵钛的产量连续七年增长,行业供需两旺。

  国内海绵钛全流程工艺主要有氯 化精制、还原蒸馏、镁电解三个工序,企业对富钛料进行氯化和精制生 成四氯化钛,再用镁对四氯化钛进行还原得到海绵钛。最后使用电解法 将还原步骤生成的氯化镁还原为氯气和镁,以供循环使用。半流程工艺 直接外购精制的四氯化钛,经还原后生产海绵钛,省略了氯化精制和镁 电解流程。由于镁不参与循环,半流程海绵钛的成本一般更高。目前我 国只有少数大型企业生产海绵钛采用全流程工艺,如攀钢集团和宝钛股份及龙佰集团。

  全流程原材料主要为富钛料,半流程工艺原材料为四氯化钛。富钛料是 钛精矿富集所得,包括高钛渣和金红石,主要制备方法有电炉熔炼法、 还原锈蚀法、酸浸法和选择氯化法四种,其中工业上主要采用前三种。四氯化钛为富钛料氯化、精制所得,氯化的方法主要有沸腾氯化法和熔 盐氯化法,我国主要使用沸腾氯化法。沸腾氯化法是使用氯气作为流体 和氯化剂,将高钛渣与石油焦混合处于悬浮的状态,在 1000-1050°C 的 炉内沸腾制取四氯化钛。粗四氯化钛可以通过蒸馏法去除大部分杂质, 最难去除的是钒元素,除钒的工艺主要为铜丝法,即铜作为还原剂将钒 还原并吸附,部分企业也使用铝粉法除钒。

  海绵钛的成本主要由原材料、氯气、金属镁和电构成。生产一吨海绵钛 需要约 4.42 吨四氯化钛,在还原蒸馏过程中需要消耗约 1.2 吨金属镁, 耗电 7500kwh,在高钛渣氯化生产四氯化钛过程中,生产一吨四氯化钛 需要 0.53 吨高钛渣,0.85 吨氯气,耗电 130kwh。由此可以测算,除去 运输、包装、人工等费用,用高钛渣生产一吨海绵钛所需约 54061 元, 用四氯化钛生产一吨海绵钛则需 67840 元,其中原料费占比最高,其次是镁的价格,电费也对成本有着重要的影响。

  使用全流程工艺对镁进行循环利用可以大幅节约成本。半流程生产在还 原蒸馏过程之后只能以较低价格处理氯化镁产物,与之相比,全流程生 产可以对氯化镁进行电解,从而回收氯气和镁,使之应用于氯化和还原步骤。每生产一吨海绵钛需要消耗 1.2 吨镁,生成约 4 吨氯化镁,理论 上 1 吨氯化镁经电解约生成 0.25 吨纯镁,消耗 12500kw/h 电,因此如果 用于下一循环的还原,需要消耗额外 0.2 吨镁。根据测算,相较于半流 程工艺,每生产一吨海绵钛,全流程工艺可减少约 1 万元的成本。成本 对海绵钛企业有重要影响。2021 年 9 月,镁锭价格暴涨,半流程企业生 产成本骤增,导致半流程生产企业纷纷减产或停产。

  海绵钛分为 7 个等级。根据 GB/T2524-2019,海绵钛按化学成分及布氏 硬度分为 0A、0、1、2、3、4、5 这 7 个等级,等级越高,钛的纯度越高, 所含 Fe、Si、Cl 等杂质越少,布氏硬度越小。高等级海绵钛在航空航天 等领域的应用较高,而化工用钛对纯度的要求相对不高,一般用中低端海绵钛。

  我国钛工业的发展经历了不断的探索。在 1954年,为了响应“国家重要 科学技术任务”的号召,我国开始了最初的钛金属的试验,1955 年第一个海绵钛车间抚顺铝厂钛车间投产。经过多年的探索,我国逐步实现了 前端钛冶炼,后端钛材加工的全方位产业链布局。随着我国经济的不断 发展,钛工业发展迅速,前端后端技术不断进步,海绵钛、钛材的产能 也不断提升,海绵钛的品质越来越高,钛材也逐渐向高端应用领域。

  中国海绵钛产量持续增长,21 年占世界产量比重超 50%。根据美国地 质调查局数据,2021 年到 2021 年间,我国海绵钛产量上升 11.75 万吨, 复合增长率 20.24%。伴随我国钛工业的发展,我国海绵钛产量占世界产 量的比例不断上升:2017 年我国海绵钛的产量占全球海绵钛产量的 40%, 到 2021 年占比则达 57%。从目前各大海绵钛企业的产能规划看,我们 预期主要生产企业产能的释放,我国海绵钛产量及占全球产量的比例仍 将持续增加。

  海绵钛供给集中度较高,龙头企业产能持续扩张。我国海绵钛龙头企业 主要为新疆湘润、攀钢集团、洛阳双瑞万基等,根据 2021 年中国钛工业 发展报告,2021 年我国海绵钛行业 CR5 为 74.14%,行业集中度较高。2022-2023 年,龙佰集团海绵钛产能将分别达到 5 万吨、8 万吨。而其他 公司如新疆湘润、攀钢、宝钛华神等均有扩产计划,行业供给上升态势明显。龙头企业依靠钛矿资源、能源优势持续扩张,行业规模不断上升。

  我国海绵钛生产技术不断进步,成本逐步下降。在氯化流程,沸腾氯化 的氯化炉直径从 φ500mm 发展到 φ2500mm,大幅提高了氯化环节的规 模效应。且攀钢率先采用了熔盐氯化技术,熔盐氯化技术更适用与我国 攀西地区的钒钛资源,资源的利用效率更高。在四氯化钛精制流程,攀 钢采用铝粉除钒,实现了高品质四氯化钛的连续稳定生产。在还原蒸馏 流程,我国还原炉产能从第一批的 100kg/炉,逐步发展到 1968 年的 2t/ 吨、1987 年的 5t/炉,逐步扩大到现在最高的 12t/炉,相对于 2 吨/炉的 还蒸炉,12 吨/炉的生产使得吨海绵钛耗电量下降近 70%。在氯化镁电 解方面,攀钢引入乌克兰实验室技术结合实际生产摸索,采用 200 kA 流 水线镁电解生产装备,对海绵钛的提质降本增效起到了重要技术支撑。综合来看,随着以攀钢、龙佰为龙头的钛金属企业不断研发探索,我国 海绵钛生产技术不断提高,由过去的优品率较低转变为现在合格率已达 到 93%以上,0 级以上品率达到 70-80%,1 级以上品率达到 80-85%,行 业整体的生产成本逐步下降。

  我国海绵钛进口量在 2016 年后逐渐上升。我国进口的海绵钛来自日本、 韩国、哈萨克斯坦等。我国海绵钛进口量与国内需求相关性较大,2011 年到 2015 年,我国海绵钛需求疲弱、国内产能过剩,海绵钛进口持续低 迷。而 2016 年后,受到国内供给出清、需求恢复拉动,海绵钛进口量持 续上升,2021 年海绵钛进口量达到 1.38 万吨,占国内产量约 10%。

  钛材及钛合金可以按照不同的标准分为不同的类型。从元素及含量的角 度来看,可以分为纯钛、钛合金两大类,工业纯钛也可以按照牌号进行 细分,如 TA1-TA4;钛合金按照组织可以进行分类,同样有对应的牌号 如 TA9、TC4 等。也可以按照外形分,有棒状、丝状、管状等类型;按 照用途分类可以对应到下游各领域如化工、兵器等;由于钛材优越的性 能,经常被用于军工,因此也可以被分为军工和民用两类。

  钛材加工难度较高。钛材的生产流程包括冶炼海绵钛、熔铸得钛或钛合 金锭、按照特定需求经锻造、轧制等变形加工步骤得到钛材。其中钛的 熔铸和变形处理难度都较大,工艺复杂、技术含量高。熔铸的工艺主要 有真空自耗电弧熔炼(VAR)和冷床炉熔炼(CHM),中国过去经常使用 工艺成熟且操作简单的 VAR 法,但此法所得的钛锭杂质含量较高,一般 需经多次 VAR 熔炼才可达到高质量的要求,即使这样也经常存在冶金 缺陷,严重影响材料的使用可靠性。因此,近年来中国钛企从美国、德 国引进技术更为先进的炉床熔铸炉,逐步采用 VAR 法和 CHM 法并行的 方式进行熔铸。近五年钛材供给快速增长,钛材中板材、棒材和管材占比最高。随着国 内几家大型钛加工材企业不断做大做强,我国钛材产量快速增长并不断 填补市场空白。根据中国钛工业发展报告,2021 年我国共生产钛加工材 135941 吨,同比增长 40.1%,已经实现连续 7 年的增长。在结构方面, 板材、棒材和管材为主要的钛加工材,2021 年板材产量同比增加21.7%, 占全年钛材产量的 51.6%;棒材产量同比增长 60.6%,占比 18.4%;管材 同比增长 62.3%,占比 11.3%,而钛丝、铸件产量同比减少。

  我国主要钛材生产商有宝钛股份、西部材料、金天钛业、西部超导等公 司。其中宝钛股份是中国最大的钛及钛合金生产、科研基地,拥有国际 先进、完善的钛材生产体系;西部材料是具有万吨级以钛为主的加工材 生产能力的企业;金天钛业是集宽幅钛带卷、钛及钛合金板材的生产、 研发、经营为一体的高新技术企业;西部超导的主要产品包括钛合金棒 材、丝材、异型材、高温合金棒材。宝钛股份和西部材料的应用范围较 为广泛,包括航空航天、石油化工、冶金、医疗和体育用品多方面;金 天钛业主要应用于大型工程;西部超导的应用主要集中在航空锻件和生 物植入物及医疗器械。钛材的定价分为军工定价和民用定价,加工企业毛利相对稳定。由于钛 材的下游有较大的比例为航空航天及军工,这些产品采用军工定价,如 宝钛股份、西部超导、西部材料等企业的部分产品,定价方式遵循 2019 年新颁布的《军品定价议价规则(试行)》,采用约束议价、竞争议价、 征询议价三种方式。在民用钛产品的供给端,存在着较多的中小型企业, 定价方式主要为市场定价。结合宝钛股份、西部超导及西部材料历史毛 利率看,我国钛材加工行业毛利率相对平稳。

  近年我国进口钛材数量维持在 6000 吨左右的水平。根据 wind 数据, 2021 年我国钛材进口数量为 7175 吨,较去年增加了 16.9%,进口钛材 的品种以中高端钛材为主。2021 年我国钛材进口均价 6.56 万美元/吨, 按照 1 美元兑人民币 6.9 元计算,约为人民币 45.25 万元/吨,我国进口 钛材以高端钛材为主。进口钛材中钛板、片、带、箔的占比超过 60%。根据 2021 年中国钛工 业发展报告,厚度≤0.8mm 的钛板、片、带、箔占进口数量的比例最高, 有 35%,其主要应用于电子、仪器仪表、轨道交通等领域,如音响音膜、 电池片、U 盘外壳、列车蜂窝地板的蜂窝芯和上下面板等;其次式厚度 >0.8mm 的钛板、片、带、箔,占比 26%,主要应用于航空航天、军事、 汽车、电子产品、医疗用具等领域,如卫星底座、飞机尾翼、汽车仪表 面板、车门板、笔记本外壳、电视机外壳、钛合金接骨板等;钛条、杆、 型材及异型材占比也较高,为 17%,主要应用于建筑等领域。

  国产钛材正在不断替代进口。2018-2020 年期间,进口钛材的数量持续 下降,国内钛材产量飞速增长,国产替代快速进行。宝钛集团从德国、 日本等引入设备,实现了板材、带材、棒丝材、无缝管等多种类钛材的 覆盖;西部金属材料研发出多种钛合金板材的高性能、低成本制备技术, 龙头企业在高端钛材领域进口替代的速度较快。

  我国航空航天领域钛材用量占比不断上升,未来将成为引领钛材使用量 的主要因素。钛合金是飞机和航天器发动机的主要结构材料之一,当前 我国钛材主要需求行业为化工和航空航天,其中航空航天领域钛材需求 量呈逐渐上升趋势。据统计,2011 年我国在航空航天领域用钛占比为 8.3%,2021 年占比达 18%。根据中国钛工业发展报告,2015-2021 年我 国航空航天用钛材产量 CAGR 为 21.84%,行业产销量持续上升。随着 科技水平不断发展,航空航天领域的用钛量将继续上升,我们预期航空 航天将成为带动钛需求增长的重要动力。

  与传统钛合金不同,航空航天需要高端钛合金,未来将引领钛材需求增 长。在航空航天领域中,钛合金的性能要求比化工领域钛材严格的多。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;航空发动机方面,在航空发动机 上应用钛合金,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;在导弹及火箭等航天 结构件方面要求更高,除满足航空用钛合金使用性能要求外,还必须具有耐高温、耐低温、抗辐射等性能;在航空航天紧固件方面,需要使用 高减重、耐腐蚀、无磁性、与复合材料相容性好的钛合金。航空航天用 钛材技术高端,对钛材的应用起到引领作用,我们认为航空航天钛材将 引领钛材产业的高端化。

  全球市场中商用航空和军工市场钛材消费量占比超过一半,国内航空航 天钛材市场空间广阔。中国钛材消费结构与全球相比最主要的差别在航 空领域和化工领域,我国化工用钛材占比较高,带来了我国钛材低端较 多,高端不足的格局。从全球钛材市场的消费结构来看,以商用航空为 代表的航空航天市场以及军工市场是高端钛材应用的最主要终端市场, 2021 年上述市场钛材消费量占比达到了 50%以上,在美国、俄罗斯等发 达国家市场中航空钛材消费占比甚至超过了 70%,波音、空客等商用飞 机制造商是其中最大的需求来源。我国化工使用的低端钛材较多,航空 用高端钛材市场还存在着较大潜力,随着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以后的产能释放,未来高端钛 合金材料市场空间广阔。我国在商用、军用飞机制造技术上不断实现突破,制约我国高端钛材应 用的壁垒逐渐被打破。过去制约我国用钛材航空应用的主要因素主要有:(1)民用干线飞机完全倚赖进口;(2)批量生产的军用飞机用钛量普遍 不高,机体用钛量一般低于 5%, 发动机用钛量普遍低于 20%。而中期 来看,上述制约因素正在逐渐消除。

  根据 Fight global 发布的《World air forces 2022》,截止 2021 年末,全球 服役战机共 53271 架,其中美国 13246 架居世界第一,中国 3285 架,我 国和第二名的俄罗斯战机数量相差一千架以上,预期未来一段时间内我 国的战机数量仍将增加。军用飞机需求量持续增长,新型战机更新换代 速度更快,国防军工对于高端钛材的需求也在逐步增长。我国国防力量将继续提高,带动钛材需求。近年来中国军费投入逐步提 升,2001 年军费开支 1442 亿元,到 2022 年我国军费预算达 14504 亿 元,军费增速始终高于同期 GDP 增速。预期未来我国军费预算开支增速 将会保持在 GDP 增速之上,对战机的需求也将不断提高。

  军用战机中用钛量不断提高。钛具有减轻结构重量、提高整体强度的重 要特性,在新型飞机设计建造过程中,钛用量、使用水平已经成为衡量 机型先进程度的重要指标。国外先进战机中钛含量已经基本稳定在 20% 左右,我国新式战斗机钛用量也呈上升趋势。歼 8 用钛量只有 2%,而目 前歼 20 的用钛量为 20%,歼 31 为 25%,达到世界先进水平。

  客机更新换代,用钛量不断提升。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,新型客机中钛 含量逐步提高,波音 767 中钛占比仅有 2%,而波音 787 中已经有 15% 的钛材用量。我国目前主要的大客机 C919 中钛含量为 9%,已经超过大 部分类型的客机,而正在研发的 C929 型号用钛量达 15%,是世界顶尖 水平。

  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。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 42428 架新客机交付,中国在未来 20 年间将接受客机 9284 架,其中支线客机 958 架,单通道客机 6288 架,双通道客机 2038 架。到 2041 年,中国的 机队规模将达到 10007 架,占全球客机机队 21.1%。中国航空市场将成 为全球最大的单一航空市场。其中,ARJ21-700 和 C919 预期在未来 20 年分别可交付 597 架和 5547 架,带来 11.6 万吨钛材需求。

  我国钛材应用以化工行业为主,常年保持在 50%左右水平。钛材在化工 的应用包括氯碱、有机无机合成、化肥、塑料等。近年来,随着民营大 炼化的兴起,我国使用钛材 PTA 项目大量增加,促进化工领域钛材需求 增长。根据 PTA 项目投产计划,2020~2022 年中国 PTA 处于建设高峰 期,作为设备材料,钛材需求提前计划投产时间, 2019 年到 2021 年我 国化工领域钛材需求仍相对旺盛。而从 2022 年起,化工钛材需求将转 为相对平稳阶段。2016 年钛材需求为 1.9 万吨,2021 年激增至 5.9 万吨。

  冶金领域中,钛作为一种新兴的耐蚀材料,在我国的冶金行业,特别是 湿法冶金行业应用逐渐广泛。钛解决了在在电解铜、电解镍及铅锌冶炼 中长期存在的腐蚀问题,钛器材被广泛使用于湿法冶金领域。钛表面的 氧化膜保护了钛不被电解液腐蚀,易剥离减轻了劳动强度。钛在冶金行 业中主要用作电铜、电镍行业中的种板、耐腐蚀容器等。冶金领域钛材 较为稳定,损耗少,近年来冶金领域钛材迎来大批更新使得钛材使用量 快速上升。

  电力领域有望刺激用钛需求。相比于其他金属,钛密度小、强度高,耐 蚀性也非常好,尤其对海水及污染海水有着良好的抗腐蚀能力,在电站 凝汽器上用钛具有极大的优势。此外,钛还广泛用于现代化电厂的辅助 冷却器、冷却池,发电机变压器的冷凝器和润滑油冷却器以及汽轮机等。我国目前共有商运核电机组 49 台,总装机容量 5100 万千瓦。根据《中 国核能发展报告 2021》预测,到 2025 年我国核电装机将达到 7000 万千 瓦,同时有 5000 万千瓦在建;到 2030 年装机量达到 1.2 亿千瓦。核电 站的发展将带动钛需求的上升。

  消费电子方面,Apple Watch Ultra 手表开拓钛合金新消费应用场景, 有望带动钛合金需求量。苹果公司目前有五条钛相关专利已公开或得到 授权。根据腾讯网,钛合金材料已经 Apple Watch Ultra 手表中使用了, 这种新材料的使用受到了用户好评。同时,iPhone15 已经确定使用钛合 金外壳。结合 iPhone 前几系列的历史销量合理推断,我们预计 iPhone15 出货量将达到 2.2 亿部。根据我们了解,iPhone15 单机含钛量可达 45.4 克,可计算得 iPhone15 将带来大约 1 万吨的钛材需求。

  其他民用钛材需求量逐步上升。经过近几年的市场推广与技术提升,纯 钛保温杯、电热水壶、餐具等民用钛制品数量增长。与不锈钢相比,钛 材制造的生活用具不会有重金属析出的风险,对人体更加友好。我们认 为随着我国消费能力的不断提升,未来民用钛制品市场规模有望保持高 增长势头。


  
行业应用
高端访谈