一、鈦合金行業(yè)概述
鈦合金是以鈦為基加入適量其他元素,調(diào)整基體相組成和綜合物理化學(xué)性能而形成的合金。鈦工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈有兩條不同的分支,第一條是鈦白粉工業(yè),即鈦鐵礦→鈦白粉,用于涂料、塑料和造紙等行業(yè);第二條是鈦材工業(yè),即鈦鐵礦→海綿鈦→鈦錠→鈦材,用于航空航天等領(lǐng)域。
鈦合金主要應(yīng)用于飛機(jī)的起落架部件、機(jī)身的梁、框和緊固件等,發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇、壓氣機(jī)、葉片、鼓筒、機(jī)匣、軸等,以及直升機(jī)槳轂、連接件。鈦合金具有耐腐蝕、質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高等特性,對(duì)于減輕結(jié)構(gòu)重量、提高結(jié)構(gòu)效率、改善結(jié)構(gòu)可靠性、提高機(jī)體壽命、滿足高溫及腐蝕環(huán)境等方面具有其他金屬不可替代的作用。
二、鈦合金行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
鈦主要存在于銳鈦礦、板鈦礦、鈦鐵礦、白輝石、鈣鈦礦、金紅石和榍石中,其中只有鈦鐵礦和金紅石具有顯著的經(jīng)濟(jì)性。從全球鈦礦儲(chǔ)量分布情況來(lái)看,2018年全球鈦礦儲(chǔ)量為9.4億噸,其中鈦鐵礦8.8億噸,金紅石儲(chǔ)量6197萬(wàn)噸。澳大利亞在全球鈦鐵礦和金紅石儲(chǔ)量分布中占比均居首位,中國(guó)鈦鐵礦多,金紅石礦少,其中鈦鐵礦儲(chǔ)量占比為26%。
2018年中國(guó)鈦加工材產(chǎn)量為6.34萬(wàn)噸,同比增長(zhǎng)14.4%,其中鈦及鈦合金板材產(chǎn)量3.57萬(wàn)噸,同比增長(zhǎng)17.0%,占比56.3%;棒材產(chǎn)量1.03萬(wàn)噸,同比增長(zhǎng)4.9%,占比16.3%;管材產(chǎn)量0.75萬(wàn)噸,同比下降13%,占比11.8%。
三、鈦合金行業(yè)消費(fèi)市場(chǎng)分析
鈦合金材料及其鑄造技術(shù)最開始是為適應(yīng)航空航天工業(yè)的的需要而發(fā)展起來(lái)的,在全球鈦合金消費(fèi)結(jié)構(gòu)中,航天和工業(yè)領(lǐng)域合計(jì)占比高達(dá)90%,而在國(guó)內(nèi)鈦合金消費(fèi)結(jié)構(gòu)中,化工行業(yè)占比最大,為45%,航空航天領(lǐng)域消費(fèi)占比第二,僅為18%,可見,我國(guó)航空用鈦材市場(chǎng)仍存在較大的消費(fèi)潛力。
在高端化工、航空航天、船舶和電力等行業(yè)需求帶動(dòng)下,近年來(lái)我國(guó)鈦行業(yè)需求總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì),高端鈦需求不斷增加,2018年中國(guó)鈦加工材消費(fèi)量為5.74萬(wàn)噸,同比增長(zhǎng)4.2%。
鈦合金的應(yīng)用水平是衡量飛機(jī)結(jié)構(gòu)選材先進(jìn)程度的重要指標(biāo),鈦合金在單架軍用飛機(jī)上的用量不斷提升,目前歐美設(shè)計(jì)的各種先進(jìn)軍用飛機(jī)中鈦合金用量已經(jīng)穩(wěn)定在20%以上,其中美國(guó)F-22戰(zhàn)斗機(jī)用鈦量高達(dá)41%。
近年來(lái)我國(guó)軍用航空鈦材和民用航空鈦材需求量不斷增長(zhǎng),2012-2018年中國(guó)航空航天用鈦材需求量從3656噸增長(zhǎng)至8824噸,隨著我國(guó)新型軍機(jī)的不斷列裝,新型戰(zhàn)斗機(jī)用鈦合金、碳纖維復(fù)材等新材料的比例將不斷提升。
四、鈦合金行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)分析
1、高溫鈦合金需求前景旺盛
近年來(lái),隨著航空航天事業(yè)的迅猛發(fā)展,特別是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展,對(duì)鈦合金材料的需求量也在急劇增加。為了提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比,鈦合金被越來(lái)越多地應(yīng)用到壓氣機(jī)部件的制造中,對(duì)于一臺(tái)先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī),高溫鈦合金和鈦合金的用量已分別占發(fā)動(dòng)機(jī)總結(jié)構(gòu)質(zhì)量的55%-65%和25%-40%,航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能的不斷提升對(duì)高溫鈦合金的使用溫度提出了更高的要求。
2、外科植入物用鈦合金材料使用逐年增加
鈦及鈦合金由于具有比強(qiáng)度高、生物相容性好、彈性模量較低、耐蝕性好等特點(diǎn),成為理想的外科植入物金屬材料,隨著臨床醫(yī)學(xué)的進(jìn)步,外科植入物用鈦急劇攀升,國(guó)內(nèi)很多醫(yī)療生產(chǎn)廠家已將鈦合金材料植入物作為產(chǎn)品開發(fā)的重點(diǎn)。作為外科植入物使用的主要金屬材料之一,鈦及鈦合金已經(jīng)得到了廣泛認(rèn)可。隨著我國(guó)醫(yī)療改革的深入,外科植入物用鈦合金材料的使用也會(huì)逐年增加。
3、低成本高效鈦合金鑄造工藝得到發(fā)展
鈦合金鑄造技術(shù)本身就是一種提高鈦合金材料利用率、控制生產(chǎn)成本的生產(chǎn)工藝技術(shù),近年來(lái),為了滿足大型復(fù)雜薄壁鈦合金精密鑄件的研制需求,石墨型、金屬型、陶瓷型等精密鑄造工藝得到了不斷改進(jìn)與發(fā)展,這也為低成本高效鈦合金鑄造工藝的進(jìn)步提供了發(fā)展基礎(chǔ)和空間。隨著新興技術(shù)的不斷創(chuàng)新,鈦合金先進(jìn)焊接技術(shù)以其低成本、低污染、高效率和高質(zhì)量的優(yōu)越特性,未來(lái)發(fā)展空間必然非常廣闊。
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