全球鈦材行業的發展情況
2013年02月27日 10:8 9258次瀏覽 來源： 網絡 分類： 鈦資訊
用金屬熱還原法(用鎂或鈉還原四氯化鈦，TiCl4+2Mg=Ti+2MgCl2)得到海綿狀的金屬鈦，稱為海綿鈦；一般來講，海綿鈦純度為純度為99.1%~99.7%(以質量分數統計)；海綿鈦生產是鈦工業的基礎環節，它是鈦材、鈦粉及其他鈦構件的原料，海綿鈦并不能直接使用，而需要在電解爐中經高溫熔化成液體，才能鑄成鈦錠，而鈦錠經過加工之后，就形成鈦材。
鈦材簡單的可以分為工業純鈦(牌號為TA1、TA2、TA3都被劃為工業純鈦，從TA1到TA3純度一次降低)和鈦合金；鈦合金就是以鈦為基加入其他元素組成的合金，鈦合金具有密度低，比強度高、抗腐蝕性能好和工藝性好等優點，是理想的航空航天材料，20世紀50~60年代，主要是發展航空發動機用的高溫鈦合金和機體用的結構鈦合金，第一個實用的鈦合金是1954年美國研制成功的Ti-6Al-4V合金，目前在航空工業中廣泛應用的就是Ti-6Al-4V，今天其余的鈦合金都可以視為在Ti-6Al-4V的基礎上改造得到的。
(一)鈦材生產：美國、俄羅斯、日本和中國四強稱雄
由于熔煉技術復雜、加工難度大，目前世界上僅有美國、俄羅斯、日本、中國四個國家掌握完整的鈦工業生產技術，形成四強稱雄的格局。此外歐洲雖然沒有海綿鈦工業，但是鈦材加工和應用技術處于世界先進水平。烏克蘭和哈薩克斯坦繼承了前蘇聯的部分海綿鈦產業。
海綿鈦生產國主要包括中國、美國、俄羅斯、日本、哈薩克斯坦、烏克蘭6個國家。自2007年以來，中國海綿鈦產量已居世界第一位，2011年中國海綿鈦產量占全球總產量的31.6%。
全球最大的海綿鈦生產企業是哈薩克斯坦的烏斯特卡明諾戈爾斯克鈦鎂結合企業，年產能約4.5萬噸；我國最大的海綿鈦生產企業是貴州遵義鈦業，年產能約1.4萬噸，產能位居全球第四。
鈦加工材生產國主要包括中國、美國、俄羅斯、日本、歐洲。自2010年以來，中國鈦加工材產量已居世界第一位，2011年中國海綿鈦產量占全球總產量的34.4%。
隨著全球經濟復蘇，民用航空領域開始緩慢復蘇，從而帶動鈦材需求增長，2010年開始，全球海綿鈦和鈦加工材產量明顯恢復。2011年全球海綿鈦產量達到20.6萬噸，同比增長29.2%。2011年全球鈦加工材產量達到14.8萬噸，同比增長32.5%。
(二)發展歷史：三起三落，與全球經濟冷暖密切相關
從全球情況看，國際鈦材加工業有三個旺盛時期：
第一次繁榮期開始于1988年，是由于美國民用航空工業的復蘇和日本化學、發電工業市場開始活躍而帶來了國際鈦加工業市場的相對活躍的階段。
第二次繁榮期開始于1994年，由于日本經濟復蘇且美國民用航空工業再次活躍，民用航空的復蘇推動了鈦需求的增加。
第三次繁榮期開始于2004年，是由于國際經濟形勢普遍看好，國際航空業呈現飛速發展的勢頭，尤其是空客A380和波音787用鈦量占機體總重量的比例增加到10%以上，而日本民用鈦工業的發展也異常迅猛。
同時全球鈦材加工業也經歷了三個明顯的蕭條期：
第一次蕭條期始于1990年的美國經濟衰退和日本經濟泡沫的崩潰，加上前蘇聯囤積的大量鈦材充斥市場，導致鈦材價格大幅下降。
第二次蕭條期是因為亞洲金融危機和航空市場的蕭條以及2001年的911事件重創國際民用航空業。
最近一次蕭條期則是由于2008年金融危機引發的國際經濟形勢動蕩導致的。
鈦材行業的發展與全球經濟形勢密切相關，三次繁榮期都開始于經濟繁榮期，而三次蕭條期也都不約而同的始于全球經濟低估，體現出較強的周期性，究其原因，是因為鈦材重要的下游應用領域多體現為強周期性行業。
(三)需求分析
鈦材消費主要集中在航空工業領域，占比約50%，2011年，全球鈦材產量達到14.8萬噸，其中商用航空用鈦材約6.4萬噸，未來全球經濟增長對航空運輸的需求量依然巨大，預計未來20年新增飛機需求約在3萬架左右，同時，新型飛機對鈦的需求量高于老式飛機，我們預計20年內商用飛機對鈦材的平均需求量將達到40噸/架；據此推算，未來20年全球商用航空領域新增鈦材需求約120萬噸，年復合增長率約17%，平均每年新增6萬噸鈦材需求，民用航空用鈦材領域將呈現快速增長。此外，軍用航空領域也將出現新的機會；由于全球地緣政治形勢緊張，全球各國軍費開支增加，軍用航空領域也有望出現新的需求藍海，以F22為代表，全球軍用戰機即將集體邁入四代機時代；而且新式戰機的用鈦量也要大幅高于老式戰機，因此未來軍用飛機的更新換代將帶來新的需求。
1、鈦材消費主要集中在航空工業領域
從全球范圍(不含中國和俄羅斯)來看，鈦材消費主要集中在航空工業領域，2011年，全球商業航空的消費比例達到42.6%，軍用鈦材比例為6.5%(主要為軍用航空)，整個航空領域消耗鈦材比例接近50%；工業消耗鈦材比例為48.1%，新興市場消費鈦材比例為2.8%。
整個航空領域消耗鈦材比例接近50%，而從歷史上看，鈦行業大的周期輪回都和航空業的冷暖密切相關。過去近40年間，鈦價格的每次大幅波動，主要都是由航空業的需求變化引起的；而商業航空運輸行業由于全球經濟增長速度密切相關，因此鈦行業的發展也體現出很強的周期性。
2、民用航空領域鈦材需求分析
全球范圍內來看，鈦材消費主要集中在航空工業領域，航空工業也是研制和應用鈦合金最早的部門。美國1950年首次在F84戰斗轟炸機中采用工業純鈦制造后機身隔熱板、導風罩和機尾罩等非承力結構。美國普拉特-惠特尼(PrattWhitney)公司1954年開始用Ti-6Al-4V合金制造J57渦輪噴氣發動機壓氣機轉子盤和葉片。英國羅爾斯-羅伊斯(Rolls-Royce)公司于1954年在Avon發動機上使用了Ti-6Al-4V合金。
鈦合金是當代飛機和發動機的主要結構材料之一，鈦合金對于減輕結構重量、提高結構效率、改善結構可靠性、提高機體壽命、滿足高溫及腐蝕環境等方面具有其他金屬不可替代的作用，其應用水平成為衡量飛機結構選材先進程度的重要指標，是影響飛機性能的重要方面。鈦合金在飛機的主要用途如下：
(1)減輕結構重量、提高結構效率：先進的戰技性能(如超音速飛機)要求飛機具有比較低的結構重量系數(即：機體結構重量/飛機正常起飛重量)，而鈦合金具有強度接近中強鋼但密度小的特點，代替結構鋼和高溫合金，能大幅度減輕結構重量，同時也能節省費用；以發動機為例，有統計數據顯示，飛機發動機的質量沒降低一公斤，使用費用可降低約220-440美元。
(2)符合高溫部位的使用要求：鈦合金具有耐熱性好的特點，如常用的Ti-6Al-4V能在350℃下長期工作，因此在飛機的高溫部位(如后機身等)可取代因高溫使用性能不能滿足要求的鋁合金；TC11能在500℃下長期工作，在發動機的壓氣機部位可取代高溫合金和不銹鋼。
(3)符合與復合材料結構相匹配的要求：為減輕結構重量和滿足隱身要求，先進飛機大量使用復合材料，鈦合金與復合材料的強度、剛度匹配較好，能獲得很好的減重效果。同時，由于二者電位比較接近，不易產生電偶腐蝕，因此相應部位的結構件和緊固件宜采用鈦合金。
(4)符合高抗蝕性和長壽命的要求：鈦合金具有較高的疲勞壽命和優良的耐腐蝕性能，可以提高結構的抗腐蝕能力和壽命，滿足先進飛機、發動機高可靠性和長壽命的要求。
責任編輯：仁可
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