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高端鈦合金需求將帶動行業(yè)發(fā)展

張晉 2018-12-05 2936 207

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鈦合金材料性能優(yōu)異,是一種結(jié)構(gòu)材料,廣泛應(yīng)用在軍民用領(lǐng)域中,隨著鈦行業(yè)在2017年逐漸好轉(zhuǎn),不同應(yīng)用領(lǐng)域的市場需求逐漸釋放,將會呈現(xiàn)量價齊升的局面。本文從鈦合金的特性、應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展現(xiàn)狀出發(fā),闡述鈦合金材料行業(yè)的發(fā)展。

摘要:鈦合金材料性能優(yōu)異,是一種結(jié)構(gòu)材料,廣泛應(yīng)用在軍民用領(lǐng)域中,隨著鈦行業(yè)在2017年逐漸好轉(zhuǎn),不同應(yīng)用領(lǐng)域的市場需求逐漸釋放,將會呈現(xiàn)量價齊升的局面。本文從鈦合金的特性、應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展現(xiàn)狀出發(fā),闡述鈦合金材料行業(yè)的發(fā)展。

鈦合金是鈦和其他元素組合而成的合金。鈦合金材料的性能與所含碳、氮、氫和氧等雜質(zhì)的含量相關(guān)。鈦行業(yè)經(jīng)過幾年時間的去庫存,在2017年已經(jīng)逐漸擺脫去庫存的壓力,由過去的中低端需求結(jié)構(gòu)性過剩的局面,逐漸向中高端需求調(diào)整。在鈦加工材方面,國內(nèi)也有部分企業(yè)將在2018年增加高端鈦材生產(chǎn)線,主要就是瞄準(zhǔn)高端應(yīng)用領(lǐng)域。

鈦合金材料性能優(yōu)異

鈦合金材料作為近些年重點發(fā)展的結(jié)構(gòu)材料之一,與碳鋼、鋁合金和鎂合金相比,具有熔點高、抗拉強度高、導(dǎo)熱系數(shù)低和可在較高溫度下工作等優(yōu)點,密度適中可在同等體積的前提下有效降低材料的重量。

表1 鈦合金性能優(yōu)于其他合金

 

(根據(jù)公開資料整理)

鈦合金材料在軍民用領(lǐng)域中均應(yīng)用廣泛

在軍用領(lǐng)域中,主要應(yīng)用于飛機機體結(jié)構(gòu)中與發(fā)動機結(jié)構(gòu)中。飛機機體結(jié)構(gòu)用鈦材是因其具有適中的密度,可滿足不同的減重效果,除少數(shù)超大應(yīng)力機體部件采用超高強度鋼制造外,機體其他工作部件均可使用鈦合金制造,如在國外第三代戰(zhàn)斗機上,鈦合金用量占機體結(jié)構(gòu)重量比為20%~25%,在第四代戰(zhàn)斗機F-22(EMD)上已高達(dá)41%,其應(yīng)用比重呈大幅度上升趨勢,空中客車第三代A320客機中鈦使用量占比4.5%,第四代A340客機中占比6.0%,即將問世的A350客機將進一步提高到15%;發(fā)動機結(jié)構(gòu)用鈦材主要根據(jù)發(fā)動機中不同部件所處的環(huán)境溫度來選擇,在部分超高溫和高溫區(qū)域(>600℃)使用部分鎳基高溫合金或者耐高溫陶瓷代替鈦合金,在部分低溫區(qū)域(<300℃)用超高強度鋼(強度大于2GPa)來代替鈦合金,其他工作部件所在的溫度范圍均可用鈦合金制造。鈦合金材料主要應(yīng)用在發(fā)動機中的壓氣機與導(dǎo)向葉片部位,國外先進航空發(fā)動機的鈦用量已達(dá)30%左右,例如V2500發(fā)動機的鈦用量就高達(dá)31%,第四代發(fā)動機F119的鈦合金用量已達(dá)到40%。

在民用領(lǐng)域中,鈦產(chǎn)品多應(yīng)用在建筑、醫(yī)學(xué)、化工和生活用品等行業(yè)中,具體如管道、泵閥、交換器、反應(yīng)釜等裝置本身和各種緊固件中。在化工領(lǐng)域中,主要發(fā)揮鈦合金的耐腐蝕特性;在汽車領(lǐng)域中,主要發(fā)揮鈦合金質(zhì)輕,能降低內(nèi)燃機運動件和車身結(jié)構(gòu)件的質(zhì)量;在醫(yī)藥領(lǐng)域中,主要是因鈦合金材料生物相容性好、無毒副作用等特性。

表2 鈦及鈦合金應(yīng)用領(lǐng)域

 

(根據(jù)公開資料整理)

鈦合金銷量穩(wěn)步增長,航空航天領(lǐng)域需鈦合金量尚有較大空間

我國鈦材銷量自2003年時為7508噸,到2008年時上升為24068噸,增長率為221%,2009年受金融危機影響消費量下降至約23800噸,但2010年實現(xiàn)反彈至約36000噸。隨后2011-2017年鈦加工材消費量均有增減,到2017年基本維持在約55130噸,保持較高水平。

全球鈦及鈦合金材料在航空航天領(lǐng)域中消費約46%,其他軍用軍用領(lǐng)域中消費約9%;世界發(fā)達(dá)國家中美國與俄羅斯鈦材消費也主要以航空航天領(lǐng)域為主,占比分別為70%和60%;而我國鈦加工材料在2011年的消費量為4080噸,在2016年增長至8519噸,其中19%的份額應(yīng)用在航空航天領(lǐng)域中,3%應(yīng)用在船舶領(lǐng)域中,相比世界平均水平還有較大的提升空間。

海綿鈦供不應(yīng)求,鈦加工材凈出口量逐漸增加

據(jù)公開資料統(tǒng)計,2017年海綿鈦的進口量為3844噸,2016年為3182噸,2015年為82噸,海綿鈦的進口量同比增加20.8%,凈出口量持續(xù)下降,說明我國的高端鈦材處于供不應(yīng)求的狀態(tài);2017年鈦加工材的進口量為7225噸,出口量為15610噸,凈出口量為8385噸,而且凈出口量自2015年來逐年增加,也從另一方面反應(yīng)出我國中低端鈦材存在產(chǎn)能過剩的局面。

結(jié)語

近些年,鈦行業(yè)存在同質(zhì)化、中低端鈦材產(chǎn)能過剩的局面,主要原因還是企業(yè)端技術(shù)開發(fā)不足,產(chǎn)品的穩(wěn)定性和國外尚有較大的差距,難以滿足高端領(lǐng)域的市場需求,為了加快國內(nèi)鈦行業(yè)的發(fā)展,結(jié)構(gòu)性調(diào)整逐漸產(chǎn)生成效,這種局面將會逐漸改善。


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