2018年钛材产业：航天航空装备发展促进高性能钛合金需求量提升

数据显示，未来10年，预计我国新增三代及四代战机的需求预计在1000-1500 架左右，歼20 空机重量15 吨，按照35%的钛合金使用率计算，如果歼20生产300 架，钛合金需求将达到1575 吨，歼11 空机重量16 吨，我们按照15%的钛合金使用率计算，如果生产1200 架歼11，钛合金需求将达到2880 吨。未来10 年，年均需求约445.5 吨。考虑其他军机需求，我们预计钛合金年需求为550 吨。根据中国商飞预测，未来20年仅国内航空运输市场就需要干线客机5952 架。每架飞机使用约20 吨钛合金材料，我们预计未来20 年对钛合金的需求有望超过12万吨，年均需求接近6000 吨。我国航空用钛量仅占钛合金市场10.9%，而全球范围内航空用钛量占到钛合金市场的43%，未来航空用钛材料是我国钛合金产业的主要增长点。

航天航空装备进入大发展阶段，高性能钛合金需求量提升。航天航空装备在现代战争中对制空权的争夺至关重要，根据形势需要，中国近5 年陆续制造了国产战斗机、歼击机、武装直升机、大型运输机、预警机等新型武器装备。钛是一种常见金属，在地壳中的含量排在第九位，是铜的61 倍。其中，钛及钛合金具有密度小、比强度高等特性，在减轻结构重量、提高结构效率、改善结构可靠性、提高机体寿命、满足高温及腐蚀环境等方面具有其他金属不可替代的作用，广泛用于航空航天。钛产业因其优异的特性，成为国内新材料产业发展指南中的重点。

——我国是世界钛资源储量大国，已初步建立完整的钛产业体系。我国钛材年产量约5 万吨，总销量约4.4 万吨，其中内销3.6 万吨。近年来，（立鼎产业研究网）我国的钛加工产业在进行结构升级，以航空航天为代表的高端钛材应用占比逐年提升。

整个钛产业链各个环节，由于前期产能扩张过快，均存在一定程度的产能过剩。其中钛白粉由于海外需求恢复目前处于供需紧平衡状态，海绵钛产能过剩严重，传导到下游使得钛锭的产能也有剩余，但是用于航空航天等领域的高端钛材由于需求增加而处于紧俏状态。

钛产业链

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钛合金的主要增量将来自于航空航天等领域带动的高端钛材需求的上涨。纵观整个钛产业链，绝大部分环节处于产能过剩局面，价格持续低谷徘徊，倒逼行业自主去产能。类似海绵钛、钛锭、其他低端民用钛材的下游应用市场总体趋于平淡，因此总体需求在未来几年内不会有显著的提升。

1、钛白粉：2015 年，我国钛白粉产能达360 万吨/年，约占全球产能的50%。国家加速淘汰落后产能，2016 年首次出现产能下降。据钛白粉协会统计，2016 年全国钛白粉产量259.72 万吨，销售量247.85 万吨，海外欧美地产行业复苏带来海外钛白粉的需求改善和钛白粉出口量大增，市场总体处于供需紧平衡状态。

2、海绵钛：统计规模以上企业的产能，2012 年海绵钛产能达到峰值，约14.85 万吨，当年产量8.15 万吨，表观开工率仅为54.8%，产能严重过剩，海绵钛价格持续走低，整个行业进入自主去产能的阶段。近几年来，落后产能加速淘汰，自主去产能逐渐见效，到2016 年底大约还有12.5 万吨。2016 年海绵钛实际产量约6.55 万吨，现有行业产能利用率不足53%。

3、钛锭：库存量较大。海绵钛生产有氯化过程，如果生产线停工会导致设备内部氯化腐蚀，重新恢复起来成本高昂，www.leadingir.com所以大企业在产能过剩时仍然维持生产线的运行，多余的海绵钛都通过熔炼成钛锭储存，市场上低端钛锭的储量非常大，所以民品钛材的价格还是在维持低位。

4、高端钛合金：主要应用于航空航天、船舶海洋和医用为代表的高端领域。在航空领域，钛合金是制造飞机骨架、起落架、紧固件等结构件以及发动机风扇、压气机盘江和叶片等的主要原材料；航天领域，钛合金则主要用于制造火箭发动机和人造卫星壳体、燃料箱、压力容器、起落架等；近几年来，由于航空航天事业的发展，高端钛材的需求逐年提升，成为支撑相关钛材生产加工企业维持盈利的主要贡献者。

钛合金的主要应用

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钛及钛合金是极其重要的轻质结构材料，以其优异的物理机械性能，如耐热性高、比强度高、抗蚀性好等，广泛地应用在在航空航天。钛合金被应用在航空领域的驱动力：（1）相同拉伸和疲劳强度下，降低航空设备重量，可替代钢等；（2）使用温度可在相对较高温度，可替代铝合金等；（3）化学性能稳定，良好的耐蚀性能，可替代铝合金部件等；（4）与聚合物基复合材料有良好的匹配性。

钛合金和其他合金的主要性能对比

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1950 年美国首次将钛合金在F-84战斗轰炸机上用作后机身隔热板、导风罩、机尾罩等非承力构件。60 年代开始钛合金的使用部位从后机身移向中机身、部分地代替结构钢制造隔框、梁、襟翼滑轨等重要承力构件。钛合金在军用飞机中的用量迅速增加，达到飞机结构重量的20%～25%。美国SR-71 高空高速侦察机，钛占飞机结构重量的93%，号称“全钛”飞机。70 年代，钛合金在航空发动机中的用量一般占结构总重量的20%～30%，主要用于制造压气机部件，如锻造钛风扇、压气机盘和叶片、铸钛压气机机匣、中介机匣、轴承壳体等。航天器主要利用钛合金的高比强度，耐腐蚀和耐低温性能来制造各种压力容器、燃料贮箱、紧固件、仪器绑带、构架和火箭壳体。

钛合金在F-22 上具体的应用部位

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钛合金用量占现代战机重量的40%。作为飞机机体结构和飞机发动机的主要结构材料之一，钛合金的应用水平是衡量飞机选材先进程度的重要标志之一，是影响飞机战术性能的一个重要方面。在国外第三代战斗机上，钛合金用量占机体结构重量比为20%～25%，在第四代战斗机F-22 上已高达41%，其应用呈大幅度上升趋势。航空发动机的用钛量也在逐步增加，国外先进航空发动机的钛用量已达30%左右，例如V2500 发动机的钛用量就高达31%，第四代发动机F119 的钛合金用量为40%。在民用飞机方面，钛合金用量也在逐步增长，A380 用钛占总重量的10%，单机用钛材约60吨。空中客车的钛用量已从第三代A320的4.5%增至第四代A340 的6%，而即将问世的A350 客机的钛用量进一步提高至15%。

中美各种机型钛合金所占比例

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根据基体组织不同，钛合金可以分为α合金、β合金以及(α+β)合金。中国分别以TA、TB、TC 表示。α合金：α相固溶体组成的单相合金，不论是在一般温度下还是在较高的实际应用温度下，均是α相，组织稳定，耐磨性高于纯钛，抗氧化能力强。在500℃～600℃的温度下，仍保持其强度和抗蠕变性能，但不能进行热处理强化，室温强度不高。β合金：室温强度可达1372～1666 MPa；但热稳定性较差，不宜在高温下使用。(α+β)合金：双相合金，具有良好的综合性能，组织稳定性好，有良好的韧性、塑性和高温变形性能，能较好地进行热压力加工，能进行淬火、时效使合金强化。高温强度高，可在400℃～500℃的温度下长期工作，其热稳定性次于α钛合金。

军用飞机中的钛合金

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TC21 钛合金是“十五”期间我国自主研发的第一个具有自主知识产权的高强、高韧、高模量、损伤容限型钛合金，其综合力学性能比在美F-22 飞机上应用的Ti-6-22-22S（美）和苏-27 系列飞机广泛应用的BT20（俄）钛合金更加优异，特别是具有非常优异的电子束焊接性能，焊接接头的强度、断裂韧性、疲劳性能等综合性能与母材相当，特别适合制造飞机大型整体框、梁、接头类等重要承力构件。

未来10 年我们分析，我国对歼11 和歼20 的需求总量达到1000-1500 架。新形势下，我国未来军机增量前景仍十分广阔，我国军机结构不均衡，直升机和运输机占比偏低，不利于我国实施海外远距离作战和物资人员的快速投放，同时旧款军机占比偏高，仍有大量的歼-7、歼-8 系列战机，以歼10 为首的三代机占比我们约为三分之一，而美国三代机及以上占比高达75%。数量上也存在差距，我国三代机及以上约500 架，美国约2100 架左右。因此参考美国三代战机数量，根据需要，我们推算中国新增三代机及以上战机需求为1000-1500 架。为应对不断变化的局势和大环境的改变，近两年直升机、运输机、战斗机的新机型集中亮相，未来军机数量可能进入高速增长期，根据美国模拟对抗资料显示，四代机F-22 对三代机F-16 战损比为1:154，四代机F-22 对三代半战机歼11 的战损比为1:30，按照四代机对四代机1:1 的战损比，为保障制空权，我国对以歼20 为首的四代机需求大。

2017 年中国军机构成

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军机领域，近年来所用钛合金材料的比例也在不断增加，歼20 单架用钛约5.25吨。三代军机钛合金用量占比已经达到25%以上，四代战机钛合金用量接近40%，其中发动机用钛量已经达到25%-33%。近年来我国歼击机用钛量不断提升，歼11B 重型战机用钛量达到15%，新型歼击机歼31 钛合金用量将进一步提升至25%以上，与美国先进战机F35 钛合金用量相当。同时我国军机航空发动机用钛量也在持续提升中，太行涡扇发动机用钛量已经达到25%，正在研制中的新型军用涡扇发动机钛合金用量预计将达到30%以上，趋近国际先进水平。综合参考美国三代机数量，未来10 年，我国新增三代及四代战机的需求预计在1000-1500架左右（届时三代机占比约66%），歼20 空机重量15 吨，按照35%的钛合金使用率计算，生产300 架，需求将达到1575 吨，歼11 空机重量16吨，按照15%的钛合金使用率计算，按1200 架计算，需求将达到2880 吨。年均需求约445.5 吨。考虑其他军机需求，预计未来10 年年均需求为550 吨。

中国未来三代机及以上战机需求测算

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民航领域，钛合金的用量显著增长，平均一架客机的钛合金需求预计在20-30吨。由于追求燃油经济性要求机体尽可能轻量化，增加质量轻、强度大的钛合金用量成为民航客机发展的重要趋势。 2017 年我国自主知识产权的干线客机C919 首飞成功，据中国商飞统计，截至目前，C919 大型客机市场订单已达到570架。根据中国商飞预测，未来20年仅国内航空运输市场就需要干线客机5952架。平均一架客机的钛合金需求预计在20-30 吨。所以我们预计未来20 年对钛合金的需求有望超过12 万吨，年均需求接近6000 吨。我国航空用钛量仅占钛合金市场10.9%，而全球航空用钛量占钛合金市场的43%，未来航空用钛材料是我国钛合金产业的主要增长点。

综合民航和军机两大市场，航空领域对高端钛合金的年均使用量将达到6550 吨左右。钛合金飞机结构件主要包括框、梁、壁板等，主要有轮廓尺寸大、槽腔多、槽腔深、壁薄且通常具有变斜角理论曲面等结构特点，数控加工时材料去除率高达90%~95%，薄壁、深槽腔特征占80%以上，为典型的弱刚性结构，加工状态极不稳定。最终使用消耗的钛合金材料将远远大于钛合金渗透率，按照平均损失50%计算，航天航空领域对钛合金的实际购买量可达13100吨/年。同时，航天航空钛合金具有较高的材料工艺要求，产品附加值相比普通钛合金更高，普通民用钛材TA2 的价格就高达约10 万/吨。

海绵钛价格还未复苏和军需品稳定增长十分有利于高端军工钛材企业，由于军品价格在一段时间内由军方锁定，同时上游原料价格处在低位，有助于钛材加工类企业利润水平的提高。

——宝钛股份（600456.SH）是我国钛行业的龙头企业，目前钛材产能全国第一，也是目前国内唯一具有铸-锻-钛材加工完整产业链的龙头企业。公司产品广泛涵盖钛板材、管材、棒材、丝材，客户广布航空、航天、船舶、化工等多个领域。产品通过了美国波音公司、空中客车公司、欧洲宇航工业协会和美国RMI 等多家国际知名公司的产品认证，其航空领域客户包括波音、空客、庞巴迪等知名飞机制造企业，并向中国商飞生产的国产大飞机C919 供应钛材，在国防军工、兵器装备及其材料快速发展的时间节点，公司已经向空军某新型飞机供应钛合金板，军工高端产品的比例已有扩大趋势。

——西部材料（002149.SZ）是我国规模较大、品种齐全的稀有金属材料深加工生产基地。目前形成了以钛产业(含钛及钛合金加工、层状金属复合材料、稀有金属装备及管道管件制造等)为主业，覆盖金属纤维及制品、稀贵金属材料、钨钼材料及制品等产业的多元化格局，产品下游主要应用于军工、核电、环保、海洋工程、石化、电力等行业和众多国家大型项目。近年对军工钛材积极布局，高端钛材比例提升。年报显示，2014 年航空钛合金薄板正式立项；2015 年公司完成航空用TC4 宽幅薄板评审、高温钛合金的开发和交付；2016 年公司新型飞机用钛合金超塑薄板项目取得重要进展。2017 年军品订单量大幅增长，给军用大型运输机提供TC4钛板材，为歼-11 战机提供导油管产品。

——西部超导（831628.OC）公司从事高端钛合金材料和低温超导材料的研发、生产和销售，是我国航空用钛合金棒丝材的主要研发生产基地，也是目前国内唯一实现低温超导线材商业化生产的企业、国际上唯一的铌钛(NbTi)锭棒及线材全流程生产企业。公司在军品钛合金领域中拥有很强的实力，获取了多个新型军机型号的供货资质，目前公司钛合金产品中70%以上为高端军工领域产品,毛利率较高达到45%。