鈦合金各領域需求情況如何？

航空航天需求蓬勃發(fā)展，水下船舶需求煥發(fā)新生，3D 打印帶來新增量。

一、航空航天：軍機升級換代疊加民機國產(chǎn)化，鈦合金市場空間潛力大

鈦是飛機機體和航空發(fā)動機最主要的結(jié)構(gòu)材料之一。主要用于制造航空發(fā)動機的機匣、 風機葉輪、機座、壓氣機匣、葉輪、集氣管，飛機機身結(jié)構(gòu)件、機翼結(jié)構(gòu)件、高壓油管、 尾翼結(jié)構(gòu)件、艙門、座椅導輪、起落架，以及航天火箭發(fā)動機葉輪、燃料箱、壓力容器、 火箭噴嘴套管、輸送泵、星箭連接帶，人造衛(wèi)星外殼、天線，載人飛船船艙、起落架、 推進系統(tǒng)等。相對其他材料，鈦合金在用于航空航天時有能夠減輕結(jié)構(gòu)重量、提高結(jié)構(gòu) 效率、耐高溫、高抗蝕性和壽命長等優(yōu)勢。

全球航空航天用鈦占比 50%左右，國內(nèi) 22 年僅為 23%，高端鈦合金材料市場廣闊。根 據(jù)中國有色金屬協(xié)會數(shù)據(jù)，全球鈦在航空航天領域占比 50%左右，其中美、俄軍事強國， 航空鈦材在整個鈦合金應用市場占比超過了 70%。根據(jù)《2022 中國鈦工業(yè)發(fā)展報告》， 2022 年我國鈦材需求量為 14.5 萬噸，同比增長 17%，其中航空航天用鈦 3.3 萬噸，同比 增長 50%，總量占比 23%，占比相比 2021 年提升 5pct，但航空航天領域鈦材銷量與全 球乃至發(fā)達國家仍存在一定差距，隨著國內(nèi)軍用飛機的升級換代和新增型號列裝，以及 商用飛機通過適航認證后的產(chǎn)能釋放，未來高端鈦合金材料市場空間廣闊。

1、軍機數(shù)量提升和更新?lián)Q代并行，帶動高端鈦合金用量增長

目前，我國軍機數(shù)量不足美國四分之一。根據(jù) Flight global 發(fā)布的《World air forces 2023》，截至 2022 年末，全球現(xiàn)役軍用飛機總計 53265 架，其中，美國排名居前，擁有 軍用飛機 13300 架，我國擁有的各類軍用飛機 3284 架，排在俄羅斯之后，位居世界第 三。目前僅從飛機數(shù)量的角度考慮，中國軍機數(shù)量不足美國的四分之一；此外隨著近年 來我國軍用飛機的升級換代，國防軍工對于高端鈦合金的需求也會逐步穩(wěn)定增長。 此外，國內(nèi)軍機升級換裝需求推動鈦合金需求增長。根據(jù)《World Air Force 2023》報告 數(shù)據(jù)，美國現(xiàn)役戰(zhàn)斗機已經(jīng)實現(xiàn)了全三代以上，并開始加速列裝 F-22、F-35 等四代戰(zhàn) 機。中國軍機發(fā)展時間短，中國現(xiàn)役軍用飛機數(shù)量少，且老舊型號戰(zhàn)機的占比較高，軍 機補短板列裝及升級換裝的需求巨大。

先進軍機對鈦合金用量不斷提升。鈦合金對于減輕結(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，其 應用水平成為衡量飛機結(jié)構(gòu)選材先進程度的重要指標，是影響軍用飛機性能的重要方面。 自 20 世紀 60 年代末以來，軍用飛機的用鈦量逐年增長，當前歐美設計的各種先進戰(zhàn)斗 機和轟炸機中鈦合金用量已經(jīng)穩(wěn)定在 20%以上，例如世界上具有代表性的第四代戰(zhàn)斗機 美國 F-22 戰(zhàn)斗機用鈦量高達 41%。伴隨新型戰(zhàn)斗機用鈦量不斷提升，為高端鈦合金材 料帶來巨大市場空間。

例如，在機體方面，以美國軍用飛機為例，其戰(zhàn)斗機單機機體鈦用量占比從 F-16 的 2% 增至 F-35 的 27%及 F/A-22 的 41%；轟炸機從 B-1 的 21%增至 B-2 的 26%；運輸機從 C5 的 6%增至 C-17 的 10.30%。我國戰(zhàn)斗機亦呈相同趨勢，我國戰(zhàn)斗機單機機體鈦用量占 比從 X-8 的 2%增至 X-20 的 20%及 X-31 的 25%。在發(fā)動機方面，美國軍用飛機發(fā)動機 單臺鈦用量占比從 F100 的 25%增至 F119 的 40%；我國軍用飛機發(fā)動機單臺鈦用量占比 從秦嶺的 10%增至太行的 25%。

2、民用航空前景廣闊，飛機國產(chǎn)化帶動國內(nèi)高端鈦合金需求增長

中國民航運輸市占率呈增長態(tài)勢。伴隨經(jīng)濟發(fā)展和人均收入水平提高，2011-2019 年， 中國各類交通運輸方式運輸旅客公里數(shù)不斷增長，運輸業(yè)持續(xù)高速增長。2020 年，受疫 情影響三類運輸方式（航空、鐵路、公路）旅客周轉(zhuǎn)量均有所下滑，幅度達 40%-50%。 從主要交通運輸方式來看，航空旅客周轉(zhuǎn)量占比逐年增長，2021 年占比為 33.1%。 未來，民用航空前景廣闊，中國有望成為全球最大的單一航空市場。根據(jù)中國商用飛機 有限責任公司發(fā)布的《中國商飛公司市場預測年報（2022-2041）》，2041 年全球客機機 隊規(guī)模將達到 47,531 架，將有超過 42,428 架新機交付，價值約 6.4 萬億美元，用于替代 和支持機隊的發(fā)展，其中中國航空市場將成為全球最大的單一航空市場，預計未來 20 年中國將接收其中 9284 架新機，市場價值約 1.5 萬億美元，中國有望成為全球最大的單 一航空市場。根據(jù)中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)發(fā)布的研究數(shù)據(jù)，在民用航空飛機設備價值構(gòu)成中， 發(fā)動機占整架飛機價值的比例約為 27%，則按照此數(shù)據(jù)測算，預計未來 20 年我國商用 飛機帶動的航空發(fā)動機市場規(guī)模合計約 4050 億美元，年均 202.5 億美元。

國內(nèi)通用航空飛機器增量空間廣闊。近年來我國陸續(xù)出臺一系列政策，積極促進通用航 空業(yè)的發(fā)展。截至 2023 年底，美國通用航空飛行器保有量超過 21 萬架，假設未來 20 年我國通航產(chǎn)業(yè)經(jīng)過配套基建和政策的完善后，飛行器數(shù)量達到美國數(shù)量的 30%，即約 6.3 萬架。粗略假設新增需求 6 萬架，按照市場上飛行器結(jié)構(gòu)測算單價 350 萬美元，發(fā) 動機占比約 27%測算，預計未來 20 年我國通用航空飛行器帶動的航空發(fā)動機增量市場 需求約為 567 億美元，年均 28.35 億美元。 民用飛機用鈦量不斷提升，帶動對高端鈦合金的需求不斷增長。減輕飛機重量、增加運 載能力、降低油耗是航空公司選擇飛機的重要依據(jù)，提高鈦材用量對于未來民用客機的 開發(fā)具有重要意義。從兩大國際飛機制造商的數(shù)據(jù)來看，波音和空客主要機型的用鈦量 逐步提高。從歷史上的民用飛機發(fā)展來看，鈦用量占比在過去半個多世紀里逐步提高， 隨著民用航空工業(yè)的發(fā)展，鈦材將擁有越來越大的市場空間。 國內(nèi)民用飛機關(guān)鍵材料國產(chǎn)化，國內(nèi)高端鈦合金材料企業(yè)有望受益。作為完全按照最新 國際適航標準研制的單通道渦扇噴氣客機，國產(chǎn)大飛機 C919 已于 2023 年 5 月 28 日開 啟商業(yè)運營，目前已交付東航第二架 C919 客機，9 月 28 日中國東航再次與中國商飛在 滬簽署 100 架 C919 增購機協(xié)議，全面開啟了國產(chǎn)大型客機大規(guī)模、大機隊商業(yè)運營， 截至 2023 年底，C919 訂單總數(shù)已超千架，預計未來五年內(nèi)產(chǎn)能規(guī)劃達 150 架。根據(jù)商 飛網(wǎng)預測，C919 單機鈦含量 3.92 噸，假設損耗率為 80%，粗略按照 1000 架訂單量算， C919 將帶來近 2 萬噸的鈦合金需求（不含發(fā)動機）。

二、艦船及深海裝備煥發(fā)新機，海洋工程成為鈦合金重要新興市場

鈦合金是海洋工業(yè)尤其是艦船及水下裝備的理想材料，其具有重量輕、比強度高、耐腐 蝕性好、無磁、抗沖擊等特性，可有效改進艦船及水下裝備的防水耐壓防腐性，提高可 靠性和有效性，降低維護成本，延長使用壽命，實現(xiàn)減重和增載及提高隱蔽性。目前鈦 合金主要應用于水面艦船及水下潛艇、深潛器等裝備的船體結(jié)構(gòu)件、耐壓殼體、管道、 閥及其他部件等。

目前全球艦船及水下裝備用鈦合金較為廣泛，中國單位艦船用鈦量提升空間大。鈦合金 具備高比強度和抗海水腐蝕性的特性，用在艦船領域可以減輕結(jié)構(gòu)重量，降低腐蝕防護 成本。目前美國、俄羅斯等國均有廣泛應用，其中俄羅斯艦船及水下裝備鈦合金用量占 比平均達 18%，并早在 20 世紀 60 至 80 年代便成功建成 3 級 12 艘全鈦合金攻擊型核潛艇，美國在圣安東尼奧級兩棲船塢運輸艦關(guān)鍵部位上層建筑區(qū)大量使用了鈦合金，使其 質(zhì)量減輕約 50%，有效的提高了該艦的穩(wěn)定性，而前我國艦船用鈦量占總重量比例不足 1%，未來單位艦船用鈦量提升空間大。

深海裝備大型化、大深度發(fā)展需要，推動鈦合金超寬幅超厚、大尺寸發(fā)展。深海裝備包 括深海作戰(zhàn)軍事裝備、載人/無人潛水器、深海空間站與運載平臺、水下滑翔機、救生 鐘等，其中深海工程耐壓結(jié)構(gòu)材料和結(jié)構(gòu)功能一體化材料是決定裝備技術(shù)水平的核心因 素之一，鈦合金具備更高比強度及耐腐蝕性能，在建造深海裝備的耐壓殼體等方面具備 獨特優(yōu)勢。以技術(shù)難度最大的深度載人潛水器為例，當前多國在鈦合金深潛器的研究和 建造工作上取得成果，例如俄羅斯“阿爾法”級、“麥克”級、“塞拉”級核潛艇殼體均 使用鈦合金制造，僅“阿爾法”級核潛艇鈦合金用量達到 3000 噸；國內(nèi)建造的“奮斗 者”號全海深載人潛水器已于 2020 年 11 月 10 日成功挑戰(zhàn)全球海洋最深處——馬里亞 納海溝，深度達 10909 m，伴隨深海工程裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展，對寬幅超厚鈦合金板材、超大 尺寸環(huán)形件的需求也將日益突出。

我國海油勘探開發(fā)邁入超深水行列，鈦合金未來需求前景廣闊。鈦合金在海油開發(fā)領 域主要用于隔水管、錐形應力接頭、連續(xù)管、增壓管道、鉆具提升裝置、海水管路系統(tǒng)、 冷卻系統(tǒng)、滅火系統(tǒng)等。其中鈦合金制成的石油鉆探管重量為不銹鋼的一半，靈活性是 不銹鋼的二倍，使用壽命為鋼的 10 倍，成為用于鉆探難度較大的近圓形、深度深的油 井的極佳材料，在海石油鉆探和海濱生產(chǎn)作業(yè)中的應用明顯增加。根據(jù)李獻軍《鈦在海洋工程領域應用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢》數(shù)據(jù)，僅一座海上石油鉆井平臺用鈦量達 1500-2000 噸。根據(jù)國家能源局數(shù)據(jù)，2023 年，國內(nèi)海洋原油產(chǎn)量突破 6200 萬噸，連續(xù)四年占全 國石油增產(chǎn)量的 60%以上，海洋油氣正成為我國能源增產(chǎn)關(guān)鍵增量，當前，中國深水油 氣鉆探已邁入超深水行列，未來有望推動鈦合金材料在深水裝備的應用。

電站凝汽器是較大的海水綜合利用設備，目前已經(jīng)大量采用鈦制凝汽器。70 年代以前， 電站凝汽器主要用不銹鋼和銅來制造，但是這兩種材料耐海水的腐蝕性能較差，常常導 致凝汽器泄漏，迫使電站停機，鈦在海水中具有良好的耐蝕性，耐海水的高速沖刷腐蝕 性尤為突出。60 年代國外開始用鈦制造電站凝汽器，解決了凝汽器腐蝕泄漏問題，70 年代后實現(xiàn)了工業(yè)化應用。中國于 1978 年開始研究電站凝汽器用鈦，1983 年實現(xiàn)全鈦 凝汽器的工業(yè)化應用。目前沿海電廠已大量采用鈦制凝汽器，每臺凝汽器用鈦量約 130 多噸。此外鈦在淡水裝置上的應用也逐漸廣泛。據(jù)了解 1983 年建設的沙特阿拉伯海水 淡化二期工程共有 10 座日產(chǎn) 3 萬噸淡水的淡化廠，蒸發(fā)器用鈦管和鈦板為 3200 多噸。 截至 2022 年，僅我國現(xiàn)有海水淡化工程達到 150 個，工程規(guī)模 235.7 萬噸/日，計劃 25 年全國海水淡化總規(guī)模達到 290 萬噸/日以上。

三、3D 打印，帶來消費電子領域用鈦新增量

消費電子產(chǎn)品輕薄化、耐久性與設計自由度要求不斷提高，鈦合金在高強度、輕量化、 耐腐蝕等方面具備顯著優(yōu)勢，成為較為理想材質(zhì)，符合消費電子材料發(fā)展方向。目前鈦 合金加工工藝主要包括 CNC 切削磨削、3D 金屬打印兩種，前者主要用于手機邊框加工， 后者主要用于手機結(jié)構(gòu)件加工。其中 CNC 工藝在面臨結(jié)構(gòu)復雜的鈦合金件時加工難度 大，良品率低，導致鈦合金過去在消費電子領域一直未得到廣泛使用。 3D 打印工藝和材料結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，推動鈦合金材料新應用。目前市場上常見的金屬 3D 打印 材料主要集中在鈦合金、鋁合金及不銹鋼領域，其中鈦合金的發(fā)展最快、份額最高（占 比 20%）。鈦合金 3D 打印依據(jù)零件三維模型快速制造，不需要專用型模具，應用粉狀 鈦合金材料，用逐層打印的方法來建構(gòu)零件，從技術(shù)路徑上規(guī)避了對鈦合金進行切削的 弊端，且 3D 打印零件擁有更好的一致性，可自由設計三維模型，有效加工出結(jié)構(gòu)復雜 的零件，更好解決鈦合金材料成型問題，兼具環(huán)保、節(jié)材等優(yōu)點，未來有望為鈦材打開 巨大市場。

大廠導入高端旗艦機，引領 3C 領域鈦合金應用。從終端導入情況來看，鈦合金材料已 在部分高端旗艦機獲得推廣。2023 年 7 月，榮耀發(fā)布折疊屏手機 MagicV2，鉸鏈的軸蓋 部分首次采用鈦合金 3D 打印工藝，成為 3D 打印鈦合金在手機上的首次規(guī)模化應用；9 月，蘋果發(fā)布 iPhone15Pro 采用鈦合金外殼，是迄今最輕的 Pro 機型；10 月，小米發(fā)布 小米 14 系列手機，推出鈦合金特別版，采用 99%鈦金屬中框。據(jù) IT 之家，三星下一代 旗艦 S24Ultra 也將使用鈦合金材質(zhì)。