鈦合金行業(yè)研究1鈦及鈦合金1.1鈦：儲量豐富、加工難度大的稀有金屬鈦在地殼中的豐度為0.56%，在所有元素中排第9位，儲量遠高于許多常見的金屬，僅次于鐵、鋁居于第三位。由于鈦熔煉技術(shù)復雜、加工難度大，鈦被歸為“稀有”金屬。目前，世界上僅美國、俄羅斯、日本、中國四個國家掌握完整的鈦工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)。有利用價值的鈦礦物主要是鈦鐵礦（FeTiO3）和金紅石（TiO2）。根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）MineralCommoditySummaries2022資料顯示，截至2021年末，全球鈦鐵礦儲量為7.0億噸，占比93%，金紅石儲量為0.49億噸，占比7%。全球鈦資源主要分布在澳大利亞、南非、中國、印度和肯尼亞等國。中國鈦鐵礦儲量2.3億噸，占全球總儲量的33%，居世界第一。但是中國的鈦資源中鈦鐵礦多，金紅石礦少；貧礦多，富礦少；無單一鈦礦，均為多金屬共生礦，鈣、鎂雜質(zhì)含量高，采選冶煉技術(shù)難度大。鈦工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈有兩條不同的分支，即鈦材工業(yè)和鈦白粉工業(yè)。在鈦材工業(yè)，從鈦鐵礦和金紅石采選開始，制造海綿鈦，然后制成各種金屬產(chǎn)品，用于航空航天、化工、船舶等領(lǐng)域；在鈦白粉工業(yè)，從鈦鐵礦和金紅石采選開始，通過化學過程生成化工中間產(chǎn)品鈦白粉，用于涂料、塑料和造紙等行業(yè)。海綿鈦為鈦材行業(yè)基礎(chǔ)原材料，但不同的下游運用領(lǐng)域?qū)＞d鈦的品質(zhì)等級要求不同。根據(jù)海綿鈦國家標準，按鈦含量、雜質(zhì)含量的高低和硬度按等級由高到低，海綿鈦可劃分為0A級、0級、1級、2級、3級、4級、5級；按粒度大小，一般為0.83mm-25.4mm，小粒度為0.83mm-12.7mm，細粒度為0.83mm-5.0mm。高端鈦合金生產(chǎn)原料以0級海綿鈦為主。例如，西部超導采購的海綿鈦主要為0級和1級海綿鈦，以0級為主，顆粒度為3mm-12.7mm的小顆粒，并對相關(guān)參數(shù)有特殊的內(nèi)控技術(shù)標準。一般的民用鈦合金相關(guān)企業(yè)采購的均為標準規(guī)格的海綿鈦，西部鈦業(yè)采購的海綿鈦主要為標準規(guī)格的1級海綿鈦和部分0級、2級海綿鈦。國內(nèi)海綿鈦產(chǎn)量近幾年持續(xù)增長。2020年，根據(jù)中國有色金屬工業(yè)協(xié)會鈦鋯鉿分會對國內(nèi)12家海綿鈦生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)量的統(tǒng)計，共生產(chǎn)海綿鈦12.30萬噸，同比增長44.9%。1.2鈦及鈦合金類型海綿鈦（或海綿鈦加合金元素）經(jīng)熔煉形成鈦鑄錠，再經(jīng)鍛造、軋制、擠壓等塑性加工方法將鑄錠加工成材，即鈦材。根據(jù)中國有色金屬工業(yè)協(xié)會鈦鋯鉿分會的數(shù)據(jù)，2020年，中國鈦材產(chǎn)量達到近10萬噸，占全球鈦材產(chǎn)量的50%以上。鈦材按是否添加合金元素、牌號、形態(tài)和用途等有多種分類方法。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性能而形成的合金。按相組成鈦合金可分為：密排六方結(jié)構(gòu)的α型鈦合金（包括近α型合金）—即國內(nèi)牌號TA，體心立方結(jié)構(gòu)的β型鈦合金（包括近β型合金）—即國內(nèi)牌號為TB，兩相混合的α+β型鈦合金—即國內(nèi)牌號TC。2國內(nèi)鈦合金需求：以化工和航空航天應用為主，航空航天需求快速提升鈦具有密度小、比強度高、導熱系數(shù)低、耐高溫低溫性能好、耐腐蝕能力強等突出特點，最早被應用于航空航天等高科技領(lǐng)域，現(xiàn)在其應用領(lǐng)域已向化工、石油、電力、海水淡化、建筑、日常生活用具等領(lǐng)域拓展，被譽為“現(xiàn)代金屬”、“戰(zhàn)略金屬”。中國鈦材使用以化工領(lǐng)域為主。根據(jù)中國有色金屬工業(yè)協(xié)會鈦鋯鉿分會的統(tǒng)計，國內(nèi)主要鈦材生產(chǎn)企業(yè)在化工領(lǐng)域的銷量占總銷量比例為50%左右。近幾年，國內(nèi)航空航天領(lǐng)域鈦材需求量快速增長，國內(nèi)主要鈦材生產(chǎn)企業(yè)在航空航天領(lǐng)域的銷量占比由2010年的9.7%提升至2020年的18.4%。國內(nèi)航空航天領(lǐng)域鈦材銷量保持快速增長。2020年，國內(nèi)主要鈦材生產(chǎn)企業(yè)在航空航天領(lǐng)域合計銷量約17228噸，同比增長36.73%，較2010年3603噸的銷量復合增長率為16.94%。航空鈦合金主要應用于飛機結(jié)構(gòu)件、航空發(fā)動機結(jié)構(gòu)件以及航空緊固件等。飛機結(jié)構(gòu)鈦合金使用溫度要求一般為350℃以下，要求其具有高的比強度、良好的韌性、優(yōu)異的抗疲勞性能、良好的焊接工藝性能等，主要應用部位有起落架部件、框、梁、機身蒙皮、隔熱罩等。發(fā)動機用鈦合金要求具有高的比強度、熱穩(wěn)定性好、抗氧化和抗蠕變性能良好，主要應用領(lǐng)域有壓氣機盤、葉片、鼓筒、高壓壓氣機轉(zhuǎn)子、壓氣機機匣等。航空緊固件用鈦合金要求具有較好的加工性、無磁性、耐腐蝕性等，主要包括鈦合金鉚釘、鈦合金螺栓等。2.1飛機機身結(jié)構(gòu)件：軍機和民機鈦合金用量均持續(xù)提升2.1.1機身結(jié)構(gòu)件鈦合金應用：用于機翼、起落架、尾翼等重要結(jié)構(gòu)件鈦合金因密度小、比強度高、耐蝕、耐高溫、無磁、可焊、使用溫度范圍寬（-269℃-600℃）等優(yōu)異性能，且能夠進行各種零件成形、焊接和機械加工，在航空領(lǐng)域很快得到廣泛應用。20世紀50年代初，軍機開始使用工業(yè)純鈦制造后機身的隔熱板、機尾罩、減速板等受力較小的結(jié)構(gòu)件。20世紀60年代，鈦合金進一步應用到飛機襟翼滑軌、承力隔框、中翼盒形梁、起落架梁等主要受力結(jié)構(gòu)件中。以美國F14戰(zhàn)機為例，鈦合金占F14戰(zhàn)斗機結(jié)構(gòu)重量的26%，使用鈦制成的組件包括機翼結(jié)構(gòu)、起落架部件、尾部結(jié)構(gòu)，以及小型緊固件、彈簧和液壓管等。采用鈦合金作機身材料有多方面優(yōu)勢：1）替代鋼和鎳基高溫合金可大大降低飛機質(zhì)量；2）能夠滿足飛機強度要求，與鋁合金相比，60%左右質(zhì)量的鈦合金即可達到相同的強度。3）耐腐蝕性良好，鈦合金不需要表面防腐涂層或者鍍膜。4）與聚合物復合材料電化學相容性好。5）限制空間內(nèi)滿足強度要求，例如，波音

747的鈦合金起落架梁。軍用飛機方面，國外先進戰(zhàn)機用鈦量占機體結(jié)構(gòu)總質(zhì)量的25%左右。美國F-35戰(zhàn)機鈦用量達27%，F(xiàn)-22戰(zhàn)機鈦用量高達41%，其機身主承力梁和框架采用鈦合金整體鍛造而成，創(chuàng)造了迄今為止戰(zhàn)斗機鈦用量的最高紀錄。美國B1轟炸機和B2轟炸機鈦合金用量分別為21%和26%。美國運輸機用鈦量也由早期服役的C5的6%增至C17的10.3%，俄羅斯伊爾76運輸機用鈦量更是達到了12%。民航飛機方面，由于復合材料的大量使用，與復合材料相容性更好的鈦合金用量也在逐步增長?？湛惋w機鈦用量從第三代A320的4.5％增至第四代A340的6％，A380的用鈦量增加到了10％，而A350客機的鈦用量進一步提高到14％左右；波音飛機用鈦量從最初波音707的0.5％逐漸增至波音747的4%，再到波音777的7％，波音787的用鈦量已提高到15%左右，基本與空客飛機保持同步。俄羅斯的新型客機MS21鈦合金用量占比高達25%，是目前民用運輸機鈦用量的最高紀錄。國內(nèi)方面，軍用殲擊機從初始用鈦量只有2%的殲8，逐漸增加至用鈦量為4%的殲10，殲11用鈦量增加到15%，殲20用鈦量達20%。大型軍用運輸機運20的鈦合金用量為10%，與美國先進的C-17運輸機的鈦合金用量相當。民用飛機上，商用客機ARJ21的鈦合金用量4.8%，而C919大型客機廣泛采用鈦合金，其用鈦量已達到9.3%，主要用于機頭、吊掛、尾翼、外翼和中央翼盒等。2.1.2機身結(jié)構(gòu)件鈦合金材料：Ti-64應用最為廣泛，向更好的加工性能發(fā)展目前，在航空領(lǐng)域使用的鈦合金材料主要有TC4（美Ti-64合金）、TC18、TC21、TA15、TB6（美Ti-1023合金）等。Ti-64鈦合金是最早問世同時也是最經(jīng)典的鈦合金，其設計使用溫度最高可達350℃。Ti-64不僅具有耐高溫性，還具有十分優(yōu)良的塑性加工性能，在航空航天領(lǐng)域廣泛應用。TC18具有較大淬透性，適合制造大型鍛件。俄羅斯根據(jù)波音和空客等民機需求，在TC18合金基礎(chǔ)上開發(fā)了Ti-55531鈦合金。Ti-55531強度較高，而且具有優(yōu)越的淬透性和更寬的加工窗口，已在A380飛機吊掛接頭和起落架支柱等零件上使用。鑄造鈦合金方面，航空領(lǐng)域應用范圍最廣、用量最多的鑄造鈦合金是ZTC4鈦合金。中國研制和生產(chǎn)的鈦合金鑄件中，ZTC4和ZTA15合金用量占80%。此外，國內(nèi)常用的鑄造鈦合金還有ZTC3和ZTC6。ZTC3、ZTC6和ZTA15是航材院根據(jù)航空工業(yè)發(fā)展需求研制或仿制的高溫鑄造鈦合金和高強鑄造鈦合金，在減輕飛機整體結(jié)構(gòu)重量、滿足高溫和高載以及腐蝕環(huán)境要求、提高機體壽命等方面發(fā)揮重要作用。2.2航發(fā)結(jié)構(gòu)件：主要用于航發(fā)冷端部件，新型鈦合金性能提升應用范圍不斷拓寬2.2.1鈦合金主要用于航發(fā)冷端部件，用量占比持續(xù)提升鈦合金的使用是軍用航發(fā)提高推重比的關(guān)鍵。推重比是航空發(fā)動機的重要性能指標，最早航發(fā)推送比為2~3，四代航發(fā)推重比超過10。鈦在300~650℃溫度下具有良好的抗高溫強度、抗蠕變性和抗氧化性能，且質(zhì)量輕、比強度高，使用鈦合金代替原鎳基高溫合金可使航空發(fā)動機重量降低，提高航發(fā)推重比。軍用航發(fā)方面，鈦合金一般用于航空發(fā)動機的風扇、高壓壓氣機盤件、葉片等轉(zhuǎn)動部件和燃燒室、尾噴管等靜止件。在國外先進航空發(fā)動機中，鈦合金用量已占發(fā)動機總質(zhì)量的25%~40%，第3代航發(fā)F100的鈦合金用量達25%，第4代航發(fā)F119的鈦合金用量達40%。民用航空發(fā)動機方面，鈦合金同樣用于風扇、壓氣機盤件、葉片等部件。以V2500航空發(fā)動機為例，其鈦合金用量達31%，鈦合金零件主要集中于發(fā)動機前部及外部工作溫度較低的位置，從高壓壓氣機后幾級開始，溫度和壓力明顯升高，鈦合金零件使用較少。鈦合金零件使用范圍涵蓋機匣、轉(zhuǎn)子轂、轉(zhuǎn)子葉片、靜子葉片、軸承支撐、管路、支架等諸多零件，零件總價超過750萬美元，相比V2500新發(fā)價格約1500萬美元，價值占比約50%。2.2.2航發(fā)鈦合金性能要求高，新型鈦合金進一步拓展應用范圍在航空發(fā)動機上應用鈦合金，要求其在較高的溫度范圍內(nèi)具有很好的瞬時強度、耐熱性能、持久強度、高溫蠕變抗力和組織穩(wěn)定性等。α型、近α型和α+β型鈦合金在中高溫環(huán)境下具有良好的綜合性能，被廣泛應用于航空發(fā)動機?，F(xiàn)役航空發(fā)動機上使用的鈦合金主要有TC4、TC11、TC17和TA11等，用于發(fā)動機風扇和壓氣機低溫段工作的葉片、盤、機匣等零件。TC4具有良好的塑性加工性能，TC17是一種高強、高韌和高淬透性的兩相鈦合金，由于使用溫度不高，廣泛應用于制造航空發(fā)動機風扇葉片和壓氣機盤件等低溫部件。TC25鈦合金是前蘇聯(lián)研制的一種熱強鈦合金（俄牌號BT25），該合金含有鉬、鎢等高熔點元素，熱強性、耐熱性好，使用溫度達550℃，使用壽命達3000h，主要用于制造航空發(fā)動機高壓壓氣機盤盤件。隨著先進航發(fā)對高性能鈦合金的迫切需求，600℃高溫鈦合金、阻燃鈦合金、TiAl和SiCf／Ti復合材料成為新型高溫鈦合金的發(fā)展重點。600℃高溫鈦合金適用于工作溫度為500℃-600℃的高壓壓氣機整體葉盤、機匣等；阻燃鈦合金適用于高壓壓氣機機匣、葉片等；TiAl合金適用于工作溫度在700℃-850℃的高壓壓氣機葉片、渦輪葉片等；

SiCf／Ti鈦基復合材料適用于高壓壓氣機整體葉環(huán)。TA29鈦合金在620℃仍具有良好的蠕變抗力，在其他性能滿足設計要求時，可延伸至620℃左右長期使用。此外，TA29鈦合金在750℃-800℃仍能保持較高的抗拉強度，可在此溫度區(qū)間短時使用，應用于超高聲速導彈、火箭、飛行器、空天飛機等裝備的機體構(gòu)件、蒙皮，以及所用發(fā)動機的高溫部件。TA29鈦合金已實現(xiàn)從3t型工業(yè)鑄錠熔煉、Φ300mm大規(guī)格棒材制備、大尺寸整體葉盤鍛件制備到整體葉盤零件機加工、檢測檢驗、表面處理等全程制造。TB12和TF550是阻燃鈦合金，阻燃鈦合金是中國新型鈦合金的發(fā)展方向之一。在航空發(fā)動機旋轉(zhuǎn)部件上，由于鈦合金具有易燃傾向，因而在鈦合金制件表面添加防鈦火涂層或采用阻燃鈦合金，P&W研制的Alloy-C（Ti-35V-15Cr）高穩(wěn)定性阻燃β型鈦合金，已用于F-22戰(zhàn)斗機的F119發(fā)動機用壓氣機擋板、增壓器及噴嘴等部件。國內(nèi)以美國Alloy-C合金的成分為基礎(chǔ)，研制了能在500℃長期使用的TB12和在550℃長期使用的TF550。TiAl合金兼具金屬和陶瓷的性能，在600℃-800℃，TiAl合金比強度優(yōu)于常規(guī)鈦合金，且具有良好的抗蠕變、抗氧化等性能。GE公司為

波音

787研制的GEnx發(fā)動機低壓渦輪第6、7級葉片采用鑄造TiAl合金葉片取代鎳基高溫合金葉片，實現(xiàn)減重72.5kg。2014年，Mecachrome公司與法國Snecma公司簽訂TiAl合金供貨協(xié)議，Mecachrome將向CFM公司提供用于制造LEAP系列發(fā)動機的TiAl合金低壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片。除了航發(fā)鍛件，鈦合金精密鑄件在航空發(fā)動機上也有廣泛應用。鈦合金鑄件具有制造成本低、周期短、原材料利用率高等優(yōu)勢，可制造各種大型復雜整體零部件。例如，20世紀90年代初，中國航空發(fā)動機的鈦合金機匣采用分體鑄造再焊接成整體部件方式生產(chǎn)，在使用過程中由于機匣焊接量大，部件剛性差，易產(chǎn)生疲勞裂紋，部件可靠性和壽命下降，難以實現(xiàn)全壽命使用。隨著航空發(fā)動機性能要求不斷提升，需采用結(jié)構(gòu)剛性更好、更為可靠的整體鑄件。國內(nèi)從20世紀90年代起開展大型鈦合金鑄件的研制工作，整體鑄造的中介機匣率先在XX10發(fā)動機上使用。大部分鑄造鈦合金基本上沿用了變形鈦合金的成分。ZTC4鑄造鈦合金使用最為成熟和廣泛，隨著航空領(lǐng)域?qū)Y(jié)構(gòu)件的斷裂韌性要求越來越高，ZTC4等中強度鈦合金已無法滿足要求，高強度鑄造鈦合金越來越受到重視，例如Ti-15-3、Ti-10-2-3、Ti6-22-22S、Beta-C、8-21S、BT35等高強度鑄造鈦合金。2.3航天結(jié)構(gòu)件：滿足耐高溫、耐低溫、抗輻射等多種性能要求在導彈武器系統(tǒng)中，為了減輕發(fā)射重量、增加射程以及提高結(jié)構(gòu)件使用溫度，也開始大量使用鈦合金材料替代傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)鋼、鋁合金等材料。例如，新一代的巡航導彈飛行速度由過去的0.8馬赫提高到3.5馬赫甚至更高，導彈的表面溫度達到300℃-650℃，傳統(tǒng)鋁合金材料制造的隔框、蒙皮、油箱等無法滿足要求，必須使用鈦合金材料制造這些導彈部件。此外，巡航導彈使用的渦噴發(fā)動機動力系統(tǒng)也大量使用鈦合金材料制造其結(jié)構(gòu)部件，包括壓氣機機匣、壓氣機盤、壓氣機葉片等部件。隨著艦艇防護裝甲能力的不斷提升與建造結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化改進，其對于反艦彈道的對抗能力不斷提升，為了進一步提升反艦導彈對艦艇的殺傷威力，反艦導彈戰(zhàn)斗部類型趨向于半穿甲型的方向發(fā)展。半穿甲型戰(zhàn)斗部需要在保證彈體強度的前提下穿透數(shù)層船板，殼體大都采用較厚的高強高韌合金材料制造，其裝填系數(shù)在20%~40%。一般來說，硬侵徹型半穿甲戰(zhàn)斗部的殼體由結(jié)構(gòu)鋼材料制成，近年來為了減輕整彈質(zhì)量、增加戰(zhàn)斗部裝藥量、加強毀傷能力以及滿足超音速飛行帶來的高溫效應等，一些先進的導彈戰(zhàn)斗部開始使用鈦合金材料制造，如美國的“斯拉姆”AGM-84H、“戰(zhàn)斧”Ⅱ等。俄羅斯經(jīng)驗表明，半穿甲戰(zhàn)斗部殼體改用高強度、高韌性、密度相對較低的鈦合金材料后，裝填系數(shù)可提高到50%，戰(zhàn)斗部的毀傷威力顯著提高。根據(jù)航天產(chǎn)品對于材料的需求，鈦合金在航天領(lǐng)域形成了不同的發(fā)展方向，主要包括高強韌鈦合金、高溫鈦合金、低溫鈦合金、鑄造鈦合金和粉末鈦合金等。中國利用鈦合金TA7ELI在低溫下具有更高的強度、更好的塑性和韌性的特點，研制出在液氫環(huán)境下使用的20L低溫TA7ELI鈦合金氣瓶，該氣瓶用于CZ-XX系列運載火箭。2.4航空航天緊固件：鈦合金是航空航天緊固件主要材料緊固件是實現(xiàn)連接功能的基本零件，在航空領(lǐng)域廣泛使用。緊固件包括螺栓、螺柱、螺釘、螺母、墊圈、銷、鉚釘?shù)?，在飛機上用量極大，一架飛機所用的緊固件及彈性元件少則幾十萬件，多則幾百萬件。例如，俄羅斯伊爾-96飛機單架飛機使用緊固件達14.2萬件，單架空客A380使用緊固件超過100萬件。高減重、耐腐蝕、無磁性、與復合材料相容性好的鈦合金逐漸成為先進飛機緊固件材料的首要選擇。隨著飛機先進性的提高，對緊固件材料的要求越來越高。鈦合金用作航空緊固件有多種優(yōu)勢：1）減重效果好；2）耐腐蝕性能好，尤其是鈦與碳纖維復合材料的電極電位相近，適合復合材料連接；3）耐高溫低溫性能好；4）鈦具有良好彈性和無磁，對于防止緊固螺栓的松動和防磁場干擾至關(guān)重要。美國F-16、F-18、F-35、F-22、C-17等軍機廣泛采用鈦合金緊固件。F-15戰(zhàn)斗機用鈦合金緊固件占全機緊固件的73%，C-17大型軍用運輸機使用了42.3萬個鈦合金銷釘和24.1萬個鈦合金螺栓；圖-204型客機采用940kg的BT16鈦合金緊固件后，飛機減重達688kg，波音

747型飛機采用鈦合金緊固件代替合金鋼緊固件后，其單機總重量減輕了1814kg。隨著緊固件用鈦合金材料的不斷研制和性能提升，鈦合金緊固件在航空領(lǐng)域用量有望進一步增長。鈦合金緊固件的使用最早是美國將Ti-64

（TC4）螺栓用于B-52轟炸機，隨后，Ti-64鈦合金逐漸成為美國和歐洲各國在航空航天領(lǐng)域應用的主要緊固件材料。采用TC4、BT16、TB2、TB3、TB5等材料制備的鈦合金緊固件旨在取代鋁合金和合金鋼材料，強度水平在1000MPa級以上；TB8合金制造的緊固件已逐漸取代高強鋼和TC4緊固件，強度水平在1250MPa以上。2.5國內(nèi)航空航天領(lǐng)域鈦合金需求有望持續(xù)提升2.5.1軍機市場需求快速增長，航發(fā)需求有望獲得更快增速目前，中國航空航天領(lǐng)域鈦合金主要用于軍機及軍用航發(fā)。中國空軍現(xiàn)代化建設按三步走戰(zhàn)略展開。近年來，殲-20、運-20、空警-500、紅-9B和新型電子戰(zhàn)飛機殲-16D、高空無人偵察機無偵-7等一大批新型國產(chǎn)主戰(zhàn)裝備，陸續(xù)加入人民空軍戰(zhàn)斗序列、投入實戰(zhàn)化訓練，形成戰(zhàn)斗力。新型軍機不斷列裝，新時代人民空軍歷史性跨入戰(zhàn)略空軍門檻。對比美國等發(fā)達國家，中國仍有軍機數(shù)量較少、老舊機型占比偏多等不足，中國軍機數(shù)量補齊和軍機升級換代需求迫切。根據(jù)WorldAirForce2021，目前，中國大陸戰(zhàn)斗機1571架，不區(qū)分戰(zhàn)機代際劃分，從總量上看中國大陸戰(zhàn)斗機數(shù)量僅為美國戰(zhàn)斗機數(shù)量的58%。從戰(zhàn)斗機構(gòu)成上看，美國現(xiàn)役戰(zhàn)斗機已經(jīng)實現(xiàn)了全部三代以上，且現(xiàn)役四代機374架，占殲擊機總量（2152架）的17%，并加速列裝F-22、F-35等四代戰(zhàn)機。中國三代/三代半戰(zhàn)機規(guī)模和世界空軍強國還存在明顯差距，四代機殲-20僅少量列裝，且二代機占比尚有47%。2021年11月，中國東部戰(zhàn)區(qū)空軍某旅9架殲-7戰(zhàn)機退出戰(zhàn)斗序列，并列裝殲-10C戰(zhàn)機接替。國內(nèi)軍機面臨迫切的升級換代需求。軍機的研制定型周期較長，一個機型完成定型后一般在較長時間內(nèi)會持續(xù)生產(chǎn)。以美國F-35戰(zhàn)機為例，2006年首架F-35戰(zhàn)機AA-1完成首飛，2011年美國空軍正式接受第一架低速率初始生產(chǎn)型F-35。之后，F(xiàn)-35的生產(chǎn)交付持續(xù)提升，2018年、2019年和2020年分別交付91架、134架和120架。2022年4月4日，洛馬公司發(fā)布F-35快報，F(xiàn)-35戰(zhàn)機已完成超過780架的交付，相比其1月4日快報超過750架的交付量，2022Q1洛馬公司F-35交付約30架。參考國外軍機生產(chǎn)列裝經(jīng)驗，中國殲-20等主力戰(zhàn)機或正處產(chǎn)能攀升階段。殲-20戰(zhàn)機是中國自主研發(fā)的新一代隱身戰(zhàn)機，于2011年1月進行首飛。參考美國F-35戰(zhàn)機于2006年首飛，5年后于2011年首架F-35戰(zhàn)機交付空軍，近幾年產(chǎn)量持續(xù)提升的歷程，預計中國殲-20等主力戰(zhàn)機目前或正處產(chǎn)能攀升階段。新型戰(zhàn)機鈦合金用量提升增加對鈦合金的需求。美國F35戰(zhàn)機鈦合金占比達27%，F(xiàn)22戰(zhàn)機鈦合金占比甚至達到41%；國內(nèi)來看，殲10用鈦量為4%，殲11用鈦量達15%，殲20用鈦量達20%。假設四代戰(zhàn)機重量在15噸-20噸，若鈦合金用量為20%，則單架戰(zhàn)機含鈦合金3-4噸。運輸機單架飛機較重，假設運輸機重量100噸，若鈦合金用量為10%，則單架運輸機含鈦合金10噸。軍用航空發(fā)動機方面，國內(nèi)多型主力戰(zhàn)機已經(jīng)換裝國產(chǎn)發(fā)動機。殲-10C、殲-11系列戰(zhàn)機以及殲-20等國內(nèi)主力戰(zhàn)機已陸續(xù)換裝國產(chǎn)航發(fā)，說明國產(chǎn)航空發(fā)動機已經(jīng)足夠穩(wěn)定、可靠，具備大規(guī)模換裝的條件。此外，國產(chǎn)大型軍用運輸機運-20也換裝了國產(chǎn)航空發(fā)動機。從軍機的研制生產(chǎn)歷程看，殲-20、運-20等高性能軍機或正處加速列裝期，換裝國產(chǎn)發(fā)動機將大幅提升對國產(chǎn)航發(fā)的需求。2.5.2國內(nèi)民機市場空間廣闊，需求逐步釋放國外民航飛機對鈦合金用量較大。2020年波音公司和空客公司商用飛機機身鈦消費量合計約4.3萬噸，其中，B737機型鈦消費量約700噸；

B747機型鈦消費量約500噸；B777機型鈦消費量約1萬噸；B787機型鈦消費量約1.2萬噸；A320機型鈦消費量約為1.5萬噸；A330機型鈦消費量約為1500噸；A380機型鈦消費量約為2000噸?，F(xiàn)代渦輪發(fā)動機結(jié)構(gòu)質(zhì)量的30%左右為鈦合金。民航發(fā)動機方面，預計2020年波音公司和空客公司商用飛機發(fā)動機鈦消費量合計約1.9萬噸，其中B737機型鈦消費量約為1000噸；B747機型鈦消費量約為600噸；B777機型鈦消費量約為1400噸；B787機型鈦消費量約為5000噸；A320機型鈦消費量約為9000噸；A330機型鈦消費量約為1000噸；A380機型鈦消費量約為500噸。ARJ21新支線飛機是中國自行研制、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的中短程新型渦扇支線客機，2014年底取得中國民航局型號合格證，2017年取得中國民航局生產(chǎn)許可證。目前，ARJ21已正式投入航線運營。2021年，ARJ21產(chǎn)品持續(xù)優(yōu)化，截止2021年12月26日，ARJ21已開通航線233條，通航城市101座，運送旅客突破410萬人次。C919大型客機是中國按照自行研制、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的大型噴氣式民用飛機，于2015年11月2日完成總裝下線，2017年5月成功首飛。2021年1月，民航上海審定中心完成C919首次局方審定試飛，3月，中國商飛與東方航空簽署首批5架C919購機合同，東方航空將成為全球首家運營C919的航空公司。CR929遠程寬體客機是中俄聯(lián)合研制的雙通道民用飛機。CR929遠程寬體客機采用雙通道客艙布局，基本型命名為CR929-600，航程為12000公里。此外還有縮短型和加長型，分別命名為CR929-500和CR929-700。2018年，中國商飛與俄羅斯聯(lián)合航空制造集團公司聯(lián)合確定CR929遠程寬體客機的整體外形和尺寸等主要參數(shù)。國產(chǎn)民航發(fā)動機研制持續(xù)推進，國產(chǎn)飛機采用國產(chǎn)航發(fā)將進一步增加國內(nèi)航空領(lǐng)域鈦合金需求。中國航發(fā)商發(fā)首先啟動了針對C919飛機發(fā)動機的研制工作，該發(fā)動機是一型雙軸大涵道比直驅(qū)渦扇發(fā)動機，由1級風扇、3級增壓級、10級高壓壓氣機、單環(huán)形燃燒室、2級高壓渦輪及6級低壓渦輪組成，風扇葉片采用TC4鈦合金。2.5.3導彈是現(xiàn)代戰(zhàn)爭主要耗材需求有望快速增長，航天發(fā)射有望持續(xù)維持高位導彈是現(xiàn)代戰(zhàn)爭主要耗材，多重因素推動導彈產(chǎn)業(yè)鏈快速增長：（1）導彈是中國實施非對稱戰(zhàn)爭戰(zhàn)略的核心手段。建國初期錢學森提出的

“先導彈后飛機”發(fā)展路線是非對稱戰(zhàn)略的核心體現(xiàn)。隨著中國軍事技術(shù)逐步提升，中國與軍事強國在軍機、戰(zhàn)艦等方面的差距正在逐漸縮小，對稱作戰(zhàn)手段獲得較快發(fā)展，但考慮到中國與軍事強國之間的差距并非短期內(nèi)可以彌補，非對稱能力依舊將保持快速發(fā)展。（2）未來高技術(shù)戰(zhàn)爭中，精確制導武器使用將進一步提升。在近4次主要局部戰(zhàn)爭中，美軍依靠大量使用精確制導武器，取得了良好的作戰(zhàn)效果。精確制導武器的使用比例持續(xù)提升，從1991年海灣戰(zhàn)爭中使用精確制導武器數(shù)量占比7.6%到2003年伊拉克戰(zhàn)爭中使用精確制導武器數(shù)量占比68.3%，提升了近8倍。在未來的高技術(shù)局部戰(zhàn)爭中，精確制導武器使用占比預計將進一步提升。（3）戰(zhàn)機戰(zhàn)艦平臺數(shù)量提升以及備彈需求帶動機載艦載導彈采購。中國三代機、四代機、直升機、驅(qū)逐艦、護衛(wèi)艦等的列裝，對導彈的需求也日益增長。殲擊機一般可掛載10枚左右的導彈，驅(qū)逐艦一般有數(shù)十到上百個垂直發(fā)射單元，考慮備彈以及消耗需求，預計戰(zhàn)機戰(zhàn)艦平臺掛彈的需求增速不低于戰(zhàn)機戰(zhàn)艦的增速。（4）更新?lián)Q代需求帶動新定型裝備采購。2019年國慶70周年閱兵中，首次亮相的新型武器裝備占比近四成，其中，東風-17常規(guī)導彈、長劍-100巡航導彈、東風-41核導彈等武器裝備均為首次亮相，充分體現(xiàn)了中國國防科研自主創(chuàng)新能力。2021年珠海航展上，航天科工數(shù)十型裝備首次亮相，首次參展展品數(shù)量創(chuàng)歷屆之最。武器裝備升級換代將帶動新型號裝備采購。（5）實戰(zhàn)化訓練消耗加大我軍導彈采購。2021年6月，國防部例行記者會上，國防部新聞局副局長、國防部新聞發(fā)言人任國強大校答記者問提到，2021年各部隊開訓即掀起練兵熱潮，突出按綱施訓打基礎(chǔ)，堅持實戰(zhàn)練兵強能力，與往年同期相比，全軍彈藥消耗大幅增加。實戰(zhàn)化訓練消耗將加大導彈采購量。（6）軍貿(mào)市場需求日益旺盛。21世紀以來中國軍工行業(yè)高速發(fā)展，同時“一帶一路”合作倡議對軍貿(mào)出口提供了良好的發(fā)展機遇。目前中國軍貿(mào)正逐漸打開全球市場，軍貿(mào)產(chǎn)品種類不斷豐富、武器裝備性能不斷提高，近年來軍貿(mào)額呈持續(xù)增長的態(tài)勢。在火箭及空間飛行器方面，近幾年，中國及國際航天發(fā)射任務頻繁。2018年以來，中國每年航天發(fā)射次數(shù)明顯增長。2018年和2019年，中國航天發(fā)射次數(shù)分別為39次和34次，連續(xù)兩年位居世界第一；2020年，中國航天發(fā)射39次，僅次于美國44次航天發(fā)射；2021年，中國航天發(fā)射次數(shù)突破性增長至55次，發(fā)射次數(shù)再次居世界首位，全球總發(fā)射次數(shù)達146次，為1957年以來最高，航天器總發(fā)射數(shù)量1846個，創(chuàng)歷史新高，總質(zhì)量778噸，為2009年以來的最大值。預計未來航天發(fā)射將持續(xù)維持高位，航天宇航領(lǐng)域?qū)︹伜辖鸬男枨笥型€(wěn)步提升。2022年，中國航天發(fā)射次數(shù)將繼續(xù)維持高位，計劃開展一系列重大任務。中國航天科技集團有限公司在中國航天科技活動藍皮書（2021年）發(fā)布會上指出，2022年，航天科技集團計劃安排50余次宇航發(fā)射任務；全年載人航天空間站工程將完成6次重大任務，全面建成以天和核心艙為控制中心，問天、夢天實驗艙為主要實驗平臺，常年有人照料的空間站；長征六號甲運載火箭將開展首飛。2.6化工領(lǐng)域用鈦量較大，近幾年用量保持較快增長國內(nèi)化工領(lǐng)域用鈦量占所有鈦材用量的50%左右。2020年，根據(jù)中國

有色金屬工業(yè)協(xié)會鈦鋯鉿分會的統(tǒng)計，國內(nèi)32家主要鈦材生產(chǎn)企業(yè)在化工領(lǐng)域的鈦材銷售量達47513噸，占鈦材銷量的50.8%。鈦合金良好的耐蝕性能使其成為化工工業(yè)中不可替代的理想結(jié)構(gòu)金屬材料，從最初的純堿和燒堿工業(yè)，發(fā)展到化肥、有機合成、染料、制鹽工業(yè)、海水淡化等。（1）制堿行業(yè)目前，氯堿工業(yè)中已廣泛采用鈦材來制造金屬陽極電解槽、離子膜電解槽、濕氯冷卻器、精制鹽水預熱器、脫氯塔、氯氣冷卻洗滌塔等。鈦材在制堿行業(yè)中的應用已有近30年歷史，其制造技術(shù)及產(chǎn)品應用技術(shù)已經(jīng)非常成熟。離子膜電解制堿是目前最先進的制堿方式，在中國已有60%的生產(chǎn)線采用了離子膜電解槽。這種電解槽內(nèi)采用了大量高精度尺寸與嚴格形狀要求的鈦板、鈦鋼復合板、鈦網(wǎng)板等。另外，與生產(chǎn)線配套的氯氣尾氣收集設備，以及換熱器、儲存罐等設備也都應用了大量鈦板。這些設備的維護或翻新周期為3-6年。（2）制鹽行業(yè)中國真空制鹽工業(yè)起步較晚，20世紀70年代初期才大量興起。真空制鹽過程高溫濃鹽鹵水對碳鋼設備腐蝕嚴重，直接影響了設備能力的發(fā)揮及生產(chǎn)的正常運行。鈦材以其優(yōu)異的耐腐蝕性能被推廣應用到真空制鹽工業(yè)。為了防止真空制鹽過程中蒸發(fā)罐壁結(jié)鹽垢，在小型蒸發(fā)罐內(nèi)壁液面波動處，嵌入高1100mm、厚0.7mm的TA2板。四川大安鹽廠、五通橋鹽廠兩套年產(chǎn)30×104t真空制鹽主體設備蒸發(fā)罐與料液接觸的部份，以及Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ效加熱室均采用TA2換熱管及鈦鋼復合板。僅此兩套制鹽裝置，便使用鈦管44噸，使用TA2板約10噸，鈦鋼復合板達360噸，使真空制鹽工業(yè)一躍成為用鈦板以及鈦鋼復合板的重要方向之一。（3）PTA行業(yè)PTA（精對苯二甲酸）在常溫下呈白色粉狀晶體，是生產(chǎn)聚酯纖維、樹脂、膠片及容器樹脂的主要原料，被廣泛應用于化纖、容器、包裝、薄膜生產(chǎn)等領(lǐng)域。PTA裝備需要防蝕的部件主要為反應器、交換器，而防蝕的方法有襯鈦或采用全鈦，襯鈦部件是有外層碳鋼來承擔介質(zhì)的壓力，而由內(nèi)襯鈦來抵抗介質(zhì)的腐蝕，全鈦部件則是完全由鈦來承擔介質(zhì)的腐蝕和壓力。2.7船舶、電力和海洋工程等領(lǐng)域用鈦量有望較快增長國內(nèi)，鈦合金在船舶、電力和海洋工程等領(lǐng)域應用也表現(xiàn)出持續(xù)提升的趨勢。根據(jù)中國有色金屬工業(yè)協(xié)會鈦鋯鉿分會的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2020年，國內(nèi)32家鈦材生產(chǎn)企業(yè)在船舶、電力和海洋工程領(lǐng)域鈦材銷量分別為2743噸、4638噸和7240噸，占比分別為2.9%、5.0%和7.7%。（1）船舶領(lǐng)域：國內(nèi)目前船舶用鈦量較低，用量提升將大幅提高對鈦材的需求鈦及鈦合金在船舶中應用廣泛，包括船體結(jié)構(gòu)件、深海調(diào)查船及潛艇耐壓殼體、管道、閥、船舵、軸托架等。艦船上使用鈦合金可有效改進艦船的耐受性，提高可靠性和有效性，減少維修和維護費用，實現(xiàn)減重和增載。大量船用管系材料使用經(jīng)驗表明，鋼管路系統(tǒng)使用1.2-2年后會發(fā)生腐蝕，CuNi管路系統(tǒng)使用壽命為6-8年，而鈦合金管路系統(tǒng)中的管、泵、閥、熱交換器等設備可服役40年以上。中國船用鈦合金的研究與應用始于60年代，幾乎與國外同步發(fā)展。幾十年來，船用鈦合金的研究及應用水平有了很大提高，已經(jīng)形成了較完整的船用鈦合金系列包括635MPa、685MPa、730MPa、785MPa強度級別的合金。“蛟龍?zhí)枴鄙顫撈鞯哪蛪簹んw就是TC4鈦合金。（2）電力方面：鈦材耐蝕性能優(yōu)異，用于濱海電站、核電凝汽器等電力方面，鈦材主要用于濱海電站凝汽器、核電凝汽器等。由于鈦在含有氯化物、硫化物等許多腐蝕性較強的熱水中具有較好的穩(wěn)定性，用鈦管取代銅鎳合金管后，可以大大提高使用壽命，減少檢修時間，經(jīng)濟效果非常顯著。例如，中船725所研制的大型海水管路用鈦合金結(jié)構(gòu)件支架，成功應用于浙江三門核電站項目。中國核電穩(wěn)步發(fā)展，對鈦材的需求有望持續(xù)提升。根據(jù)中國核能發(fā)展報告2021，“十三五”期間，中國核電機組保持安全穩(wěn)定運行，新投入商運核電機組20臺，新增裝機容量2344.7萬千瓦，商運核電機組總數(shù)達48臺，總裝機容量為4988萬千瓦。根據(jù)國家能源局信息，“十四五”期間，中國將建成華龍一號、國和一號、高溫氣冷堆示范工程項目，積極有序推進沿海三代核電建設。核電運行裝機容量達到7000萬千瓦。由此計算，“十四五”期間，中國核電新增裝機容量約2012萬千瓦。（3）海洋工程領(lǐng)域：用于海水淡化及海洋油氣開采等工程鈦具有合金強度高、比重小、耐海水腐蝕和海洋氣氛腐蝕等特點，應用于海洋油氣開發(fā)、海港建筑、沿海發(fā)電站、海水淡化、船舶、海洋漁業(yè)、海洋熱能轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域。海水淡化方面，十四五末中國海水淡化工程規(guī)模較2020年規(guī)模提升約76%，十四五期間海水淡化工程對鈦材需求有望超萬噸。2020年全國海水利用報告顯示，截至2020年底，全國有海水淡化工程135個，工程規(guī)模達165.11萬噸/日。海水淡化利用發(fā)展行動計劃

（2021-2025年）提出，到2025年，全國海水淡化總規(guī)模達到290萬噸/日以上，新增海水淡化規(guī)模125萬噸/日以上。若按平均日產(chǎn)1萬噸的海水淡化裝置用鈦107噸計算，十四五期間新增海水淡化裝置的用鈦量約為13375噸。3國內(nèi)鈦合金供給：國內(nèi)鈦合金熔煉以VAR