近些年，我國航空航天事業飛速發展，國產大飛機C919首飛并獲取百架訂單，天舟一號貨運飛船發射且如期完成任務……這些成功反映出我國工業基礎和科技實力的提升。然而，一些原材料、關鍵零部件或者某項專業技術瓶頸無法突破，常常要依賴國外產品進口，有鑒于此，國家出臺了一系列支持航空、航天以及高端零部件產業發展的規劃和政策文件。本文將對我國高端零部件之一——鈦合金緊固件產業鏈進行解析。

　　鈦合金緊固件的上游為原材料供應商，中游為鈦合金緊固件產品，下游為鈦合金緊固件使用方。

　　上游：TC4是鈦合金工業中的王牌合金，國內供應廠商較多，質量有待提升

　　高端鈦合金緊固件所需原材料主要為TC4、TB3、TC16、TB8等特殊金屬材料。原材料制備過程包括海綿鈦制備、鈦錠制備和鈦材制備等環節。

　　TC4是鈦合金工業中的王牌合金，該合金使用量已占全部鈦合金的75%~85%。其他許多鈦合金都可以看作是Ti-6Al-4V合金的改型。我國自產鈦材數量已位居世界前三，供應充足，寶鈦股份等公司已能供應各類主要鈦材，但航空航天用鈦材質量與美國制造的鈦材質量相比還有一段距離，美國制造的TC4材料合格率為100%。目前商飛指定的TC4材料供應商為兩家美國公司。

　　TB3冷成型性能較好，目前主要用作衛星等空間飛行器緊固件使用。目前西北金屬研究院為TB3材料的唯一供應商。該材料交貨周期為6個月，國產質量合格率低于80%。

　　TC16鈦合金是前蘇聯研制的一種高強鈦合金，主要用于制造航空航天緊固件。它不僅具有較高力學性能，同時具有優異的工藝性能，可實現冷墩成形，滿足標準件高效、連續、自動生產要求。國內貨源充足，主要為俄羅斯生產，目前中國科學院金屬研究所也可以生產，性能符合要求。

　　TB8材料具有良好的抗氧化性能、耐蝕性能和綜合力學性能，是理想的結構材料。由西工大超晶公司創新研制，目前主要用在大運飛機上。

　　國際鈦合金價格由于冶煉工藝、自動化生產提高，使產品質量的穩定性和產量大幅提升，從而導致鈦合金原材料的價格穩中有降。(鈦合金原材料價格見表1)總體看來，國外材料質量、穩定性優于國產材料。

表1 鈦合金原材料市場價格表

(來源：公開資料整理)

　　為保證軍機供貨持續、穩定，必須建立與國內供應商的合作，逐步實現國產材料代替進口。目前主要使用進口材料為TC4。國內生產TC4棒材的廠家較多，如寶鈦、東方坦業、寶鋼、西北有色院以及圍繞在寶鈦周圍的300多家鈦材料供應商。

　　中游：飛機機體結構上大量采用1100MPa的TC4鈦合金緊固件

　　鈦合金緊固件按產品種類進行分類較為普遍，主要分為:鉚釘類、螺栓(螺釘)類、螺母類、單面緊固件類、特種緊固件類等產品類型，每一大類包括多種品種、規格，滿足不同材料、結構的安裝需要。

　　螺栓類緊固件是飛機上承載較大部位所使用最多的緊固件，其中螺栓主要包括普通螺栓、高鎖螺栓、錐形螺栓等。對于飛機設計，減重是一項重要指標，采用高比強度材料可實現對比強度較低的大規格緊固件的替代，因此在飛機機體結構上大量采用1100MPa的TC4鈦合金緊固件，另外，在設計中除要考慮比強度外，還需考慮抗疲勞、耐腐蝕、剛性、脆性、相容性、耐熱性等性能。

　　螺母類緊固件與螺栓配套使用，具有多種結構形式以滿足不同場合的使用，包括六角螺母、十二角螺母、花鍵螺母、托板螺母、桶形螺母、高鎖螺母等，大多數螺母都采用了自鎖結構形式。托板螺母包括有耳托板螺母、無耳托板螺母、游動托板螺母和成組游動托板螺母等，具有密封和不密封兩種形式，其中無耳托板螺母可提高結構壽命;六角螺母在飛機整體上具有較大的使用量;十二角螺母在發動機和高強螺栓上使用量較大;高鎖螺母與高鎖螺栓配套使用，使用量較大，包括抗剪型高鎖螺母和抗拉型高鎖螺母兩種，具有普通高鎖螺母、自對準高鎖螺母、密封高鎖螺母以及墩制型高鎖螺母等結構。

　　下游：鈦合金緊固件主要應用在航空航天領域，且需求量巨大

　　一架典型的單通道飛機的鈦合金緊固件的使用量就有20多萬件，例如波音公司的737系列，空中客車的A320系列和中國商飛的C919系列飛機，并且隨著鈦合金成本的降低、對機身減重和燃油經濟性要求的提高等，都會增加鈦合金緊固件在航空航天器上的使用量，表2為鈦合金緊固件的主要客戶。

表2 鈦合金緊固件的主要用戶

(來源：某飛機零配件供應商)

　　結語

　　目前，我國鈦合金緊固件產業鏈發展得相對完善，TC4是鈦合金工業中的王牌合金，國內供應廠商較多，且隨著工藝技術的提升，鈦合金成本的會不斷降低。鈦合金緊固件目前主要應用在航空航天領域，航空航天出于減重、耐高溫等需求對鈦合金緊固件有較大需求，目前高端緊固件的設計及關鍵工序主要由國外知名緊固件廠商控制，出于質量考慮，飛機機體結構上大量采用1100MPa的TC4鈦合金緊固件也從美國進口。