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1、鈦合金

鈦合金及鈦基復合材料憑借其比強度高、耐高溫、耐腐蝕、相容性強等優(yōu)勢，被廣泛應用與飛行器及航空航天發(fā)動機領域。

鈦合金的密度一般為4.5g/cm3，強度與中強鋼類似但質(zhì)量僅為中強鋼的60%，相較于中強鋼比強度高近一倍，利于減少飛機結(jié)構(gòu)重量系數(shù)。鈦合金是對不耐高溫的鋁合金、不銹鋼的良好替代，產(chǎn)品Ti-6AI-4V可在350°C條件下長期工作，TC11可在500°C條件下長期工作。相較于硬鋁、結(jié)構(gòu)鋼，鈦合金耐腐蝕性更強。

鈦合金分類多樣，應用領域廣泛。根據(jù)性能及用途，鈦合金又分為耐蝕鈦合金、耐熱鈦合金、高強度鈦合金、低溫鈦合金、粉末鈦合金、功能鈦合金等。

根據(jù)形態(tài)大致可分為板材、棒材、管材、鍛件、絲材、鑄件及其他種類，其中，板材、棒材、管材三者產(chǎn)量共占我國鈦材產(chǎn)量約85%。

2、鈦合金產(chǎn)業(yè)鏈

鈦行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈可以簡單地分為兩條，一是有色金屬領域產(chǎn)業(yè)鏈：鈦礦→海綿鈦→鈦錠→鈦材；二是化工領域產(chǎn)業(yè)鏈：鈦礦→鈦白粉。這兩條產(chǎn)業(yè)鏈在上游彼此緊密聯(lián)系，但在中游和下游卻又彼此相互獨立。

鈦有色金屬產(chǎn)業(yè)鏈自上而下可以劃分為3大部分：

1）上游包括鈦鐵礦、金紅石等鈦礦資源，以及由鈦鐵礦加工而成的人造金紅石、鈦渣和四氯化鈦；

2）中游主要分為兩部分：一是通過四氯化鈦還原生成海綿鈦；二是海綿鈦熔鑄成鈦錠，再制備鈦加工材包括鍛件、棒材、板材、管材、線材、絲材等；

3）下游主要是根據(jù)具體的應用如航空航天、石化、核電、艦船、海水淡化、汽車、體育醫(yī)藥等領域的要求將鈦材毛坯進一步加工；

3、核心壁壘：鈦材加工

從整個產(chǎn)業(yè)鏈來看，鈦材產(chǎn)業(yè)鏈的核心壁壘不在于上游資源和中游冶煉，而是在于鈦材的加工能力，尤其是高端鈦材的研發(fā)能力和制造工藝，而行業(yè)的利潤也集中于具備高端鈦材生產(chǎn)能力的龍頭企業(yè)手中。

鈦材加工的壁壘主要集中體現(xiàn)在資質(zhì)、技術(shù)、科研和資金等四個方面，而鈦材生產(chǎn)的高壁壘決定了高端鈦材的競爭格局是強者恒強、龍頭當?shù)馈?/p>

1）資質(zhì)壁壘

高端鈦材產(chǎn)品供貨通常需要申請認證（包括國內(nèi)軍品質(zhì)量體系、國外如GE和空客質(zhì)量體系、特種工藝等），認證難度大且時間長，客戶黏性強。從目前行業(yè)擁有軍工資質(zhì)的企業(yè)來看，具備軍工相關資質(zhì)的企業(yè)較少，其中大部分企業(yè)以初級產(chǎn)品鈦錠為主。

2）技術(shù)壁壘

鈦材生產(chǎn)工藝流程長，技術(shù)控制點多，工藝要求嚴格；合金熔煉、變形加工、精密鑄造、粉末冶金等工序中，保證批量生產(chǎn)產(chǎn)品的均一和穩(wěn)定都是技術(shù)挑戰(zhàn)。目前國內(nèi)能做到運用成熟的技術(shù)批量生產(chǎn)高端鈦材的生產(chǎn)企業(yè)屈指可數(shù)。

3）科研壁壘

針對每個領域的具體產(chǎn)品要求，對鈦材的性能要求略有差別，需要企業(yè)能夠擁有自主研發(fā)鈦合金牌號的能力。

4）資金壁壘

生產(chǎn)1萬噸高端鈦材的資金投入約需要5億元左右（按投入設備的配置不等會有差別）。同時，鈦材產(chǎn)線建設時間通常要2年左右，從產(chǎn)線調(diào)試完畢到達產(chǎn)需要更長的時間。

4、鈦材加工技術(shù)難

高端鈦材多采用真空自耗電弧熔煉技術(shù)（VAR）。真空自耗電弧熔煉技術(shù)是在真空或惰性氣體環(huán)境中，感應熔爐生產(chǎn)的自耗電極通過可控交流電弧加熱熔煉。

該技術(shù)對熱源要求非常嚴格，熔體溫度不均即會使得鑄錠存在成分，組織不均勻及易出現(xiàn)凝固缺陷等問題，影響產(chǎn)品的性能。對于高端鈦合金材料，一般需要經(jīng)過3次VAR熔煉才能獲得成分均勻、缺陷率低的鑄錠。

鈦合金切削工藝也比較困難，存在變形系數(shù)小、切削溫度高、冷硬現(xiàn)象嚴重、刀具易磨損等不利影響。目前世界上僅有美國、俄羅斯、日本和中國四個國家掌握完整的鈦工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)。

5、供應端：低端過剩，高端供不應求

我國現(xiàn)有鈦材加工生產(chǎn)企業(yè)160余家，自主研發(fā)能力好、產(chǎn)品技術(shù)含量高、品牌特色較優(yōu)的企業(yè)數(shù)量較少。盡管2020年我國鈦合金呈現(xiàn)供過于求的態(tài)勢，由于大部分企業(yè)集中在民用中低端領域，同質(zhì)化競爭嚴重，低端市場產(chǎn)能過剩，高端鈦產(chǎn)品需求難以自足，部分依靠進口。

從體量上看，2013年至2020年，中國鈦加工材產(chǎn)量及銷售量持續(xù)上漲。產(chǎn)量從44453噸提升至97029噸，產(chǎn)能提升明顯。銷售量從41269噸提升至93596噸，市場需求量增長明顯。化工等民用中低端鈦材2013起出現(xiàn)產(chǎn)能過剩，中低端鈦材持續(xù)對外出口。2020年，中國鈦加工材產(chǎn)量達97.03萬噸，凈出口量達9107噸。由于鈦材產(chǎn)能結(jié)構(gòu)性過剩，國內(nèi)高端鈦材產(chǎn)能仍無法滿足市場需求，依賴國外進口。

6、消費端：中國航空鈦才占比僅為18%，提升空間較大

從全球市場看，鈦材消費主要集中在亞洲，歐洲和北美（占比90%以上）。全球鈦材有46%被應用航空航天領域，43%鈦材消耗量應用在工業(yè)領域。而在中國市場，鈦材僅有18%被應用在航空航天領域，51%的鈦材都被應用在化工領域。

所以，國內(nèi)航空用鈦材仍存在較大發(fā)展空間。下游航空業(yè)的持續(xù)發(fā)展將帶動高端鈦材市場規(guī)模進一步擴大。

鈦合金材料具有比強度高、耐高溫性好、符合與復合材料結(jié)構(gòu)相匹配的要求、抗蝕性能高、壽命長等特點，主要用于飛機的起落架部件、機身的梁、框和緊固件等，發(fā)動機風扇、壓氣機、葉片、鼓筒、機匣、軸等，以及直升機槳轂、連接件等。高端鈦合金材料已成為航空領域飛機和發(fā)動機的主要結(jié)構(gòu)材料之一。

中國有色金屬工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，2015年-2020年國內(nèi)航空航天用鈦材銷量從6862噸提升到1.72萬噸，年復合增長率20%，保持快速的增長。

預計未來5年的復合增長率有望維持在十三五的水平，則到2025年我國航空航天用鈦材的單年消耗量將超四萬噸。

7、未來增量

未來增量，主要在3方面，軍機放量、單機使用量的提升和民機放量和使用量的提升。

目前，鈦合金部件生產(chǎn)成材率30%，并考慮飛機維護需求以及研發(fā)試驗中產(chǎn)生的需求，測算20年國內(nèi)軍用航空市場對于鈦材需求為2800噸左右。

世界先進國家新一代軍機含鈦量均不斷提升，如美軍F/A-22含鈦量達41%。中國新一代軍機殲-20及運-20含鈦量也分別達到25%和10%。

（目前二代機的鈦合金占比約為2-4%，而作為十四五期間重點放量機型的三代半和四代機，其鈦合金占比將提高到15%-25%）

預計2020-2024年軍機結(jié)構(gòu)用鈦合金年均用量為4900噸，2025-2030年提升至6580噸。假設損耗率為70%，則折算鈦材年均需求量為2.2萬噸。

目前C919訂單量已超過1000架，預計到2025年，C919總訂單量將超過2000架，根據(jù)商飛數(shù)據(jù)，C919機體中的鈦合金占比9.30%，單機鈦含量約3.92噸（機身不含發(fā)動機），2000架訂單量可對應7840噸的機身鈦含量，假設損耗率80%，C919將帶來約4萬噸的高端鈦合金需求（不含發(fā)動機），將成為鈦合金制造領域高度景氣的重要引擎。目前鈦材以進口為主，未來國產(chǎn)化為大勢所趨，將為國內(nèi)鈦合金公司帶來長期增量市場。