航空領域對高端鈦合金的年均需求將不斷提升

鈦在地球上儲量豐富，是地殼中含量排行第七的金屬元素，我國基礎儲量超過3.5億噸。鈦礦開采以后，主要先加工成鈦白粉和海綿鈦，其中鈦精礦下游90%左右需求用于鈦白粉，海綿鈦要進一步加工成鈦錠，再通過鑄造或鍛造等手段加工成高端鈦材，用于航空航天、船舶、海洋工程等各個領域。鈦合金是以鈦為基礎加入鋁、錫、釩、鉬、鈮等其他元素組成的合金，是一種重要的結構金屬，具有比強度高、抗疲勞性強、耐蝕耐熱性好等優異性能，因此在航空航天、船舶、海洋工程、兵器、汽車、醫療、化工、冶金、體育休閑等領域具有廣泛的應用，有著“第三金屬”、“空中金屬”、“海洋金屬”等美譽。
      
根據基體組織不同，鈦合金可以分為α合金、β合金以及(α+β)合金。中國分別以TA、TB、TC表示。α合金：α相固溶體組成的單相合金，不論是在一般溫度下還是在較高的實際應用溫度下，均是α相，組織穩定，耐磨性高于純鈦，抗氧化能力強。在500℃～600℃的溫度下，仍保持其強度和抗蠕變性能，但不能進行熱處理強化，室溫強度不高。β合金：β相固溶體組成的單相合金，未熱處理即具有較高的強度，淬火、時效后合金得到進一步強化，室溫強度可達1372～1666 MPa；但熱穩定性較差，不宜在高溫下使用。(α+β)合金：雙相合金，具有良好的綜合性能，組織穩定性好，有良好的韌性、塑性和高溫變形性能，能較好地進行熱壓力加工，能進行淬火、時效使合金強化。熱處理后的強度約比退火狀態提高50%～100%；高溫強度高，可在400℃～500℃的溫度下長期工作，其熱穩定性次于α鈦合金。

在航空領域，鈦合金因其高比強度、耐高溫和耐腐蝕的特點被廣泛用于制造飛機發動機和機體。在民航領域，由于追求燃油經濟性要求機體盡可能輕量化，增加質量輕、強度大的鈦合金用量成為民航客機發展的重要趨勢。從早期的波音737/空客A320到最新機型的波音787/空客A350，鈦合金的用量顯著增長，平均一架客機的鈦合金需求預計在20-30噸。未來20年全球將新增各類客機35000架，鈦合金總體需求將達到70-105萬噸，年均約3.5-5萬噸。2017年我國自主知識產權的干線客機C919首飛成功，標志著波音/空客壟斷中國民航市場的格局被打破。據中國商飛統計，截至目前，C919大型客機市場訂單已達到570架。根據預測，未來20年僅國內航空運輸市場就需要干線客機5952架，對我國鈦合金市場形成重大利好，預計未來20年對鈦合金的需求有望超過12萬噸，年均需求接近6000噸。
在軍機領域，近年來所用鈦合金材料的比例也在不斷增加，鈦合金材料的應用水平已經成為衡量飛機先進性的重要標志之一。四代軍機鈦合金用量占比已經達到25%以上，五代戰機鈦合金用量接近40%，其中發動機用鈦量已經達到25%-33%。近年來我國殲擊機用鈦量不斷提升，殲11B 重型戰機用鈦量達到15%，新型殲擊機殲31 鈦合金用量將進一步提升至25%以上，與美國先進戰機F35鈦合金用量相當。同時我國軍機航空發動機用鈦量也在持續提升中，太行渦扇發動機用鈦量已經達到25%，正在研制中的新型軍用渦扇發動機鈦合金用量預計將達到30%以上，趨近國際先進水平。綜合來看，我國軍機的鈦合金用量跟美國最新戰機的水平相差無幾，基本保持在25%以上的水平，平均一架飛機的鈦合金重量約2.5噸。根據前面分析，我國未來15年，新增四代/五代戰機的需求預計在1000架左右，按照30%的成材率計算，我國軍機領域鈦合金的需求將達到8500噸，年均需求約550噸。