(1)鈦的基本性質和用途
鈦在金屬材料中被稱為“全能金屬”,是繼鐵、鋁之后極具發(fā)展前景的“第三金屬”。鈦位于元素周期表中第 IVB 族,呈銀白色,硬度大,熔點 1,668℃,是一種難熔輕金屬,亦是國家重要的戰(zhàn)略金屬之一。
鈦具有密度低、強度高、耐高溫低溫性能好、耐腐蝕能力強及成形性能優(yōu)良等突出特性,被廣泛應用于航空、航天、艦船及兵器、生物醫(yī)療、化工冶金、海洋工程、體育休閑等領域,被譽為“空間金屬”和“戰(zhàn)略金屬”。
鈦合金則是以鈦為基加入鋁、錫、釩、鉬、鈮等其他元素,調整基體相組成和綜合物理化學性能而形成的合金。由于鈦及鈦合金涉及的熔煉及加工技術復雜、技術含量高,目前世界上僅有美國、俄羅斯、日本、中國四個國家掌握完整的鈦工業(yè)生產技術。鈦及鈦合金對一個國家的國防、經濟及科技的發(fā)展極具戰(zhàn)略意義。
(2)行業(yè)在產業(yè)鏈中的地位和作用,與上、下游行業(yè)之間的關聯性
1)鈦工業(yè)產業(yè)鏈
鈦工業(yè)產業(yè)鏈可以分為兩條:一是鈦白粉產業(yè)鏈;二是鈦材產業(yè)鏈。
鈦白粉工業(yè),是從鈦鐵礦和金紅石采選開始,通過硫酸法和氯化法生成化工中間產品—鈦白粉,下游主要用于涂料、塑料和造紙等行業(yè)。
鈦材工業(yè),主要包括四個階段。首先,是以金紅石和鈦鐵礦為主要原料,經選礦、富集后得到天然金紅石精礦和鈦鐵精礦,再通過鎂還原法等提取工藝獲得海綿鈦;其次,以海綿鈦為主要原料,經熔鑄等工序得到鈦錠,或添加中間合金熔煉為鈦合金鑄錠;第三,采用鍛造、軋制、擠壓、拉拔等工藝的變形處理、熱處理和機械加工等生產出不同規(guī)格(形狀)的鈦產品;最后,在部分行業(yè)和工業(yè)品產業(yè)中,可通過深加工工藝將鈦材制造成鈦及鈦合金零部件或裝備。
鈦工業(yè)產業(yè)鏈如下圖所示:
2)鈦材行業(yè)在產業(yè)鏈中的地位和作用,與上、下游行業(yè)之間的關聯性
鈦材行業(yè)位于鈦材產業(yè)鏈中游,起承上啟下的作用,具有不可或缺的地位。
鈦材行業(yè)上游主要為海綿鈦等原材料。由于鈦材產品中原材料成本占比較大,因此上游原材料的供應量以及價格變動將直接影響鈦材行業(yè)的產量及產品成本。根據《2021 年中國鈦工業(yè)發(fā)展報告》,我國系全球最大的海綿鈦生產國,2021年海綿鈦產量達 13.99 萬噸,占全球海綿鈦總產量的 61.57%,供應充足。
鈦材行業(yè)的下游主要為航空航天、石油化工、海洋能源等行業(yè)。下游行業(yè)的市場規(guī)模直接決定了鈦材行業(yè)的市場規(guī)模,下游行業(yè)的市場需求變動也將直接影響本行業(yè)產品的研發(fā)與銷售。近年來,隨著我國國防和軍隊現代化建設、綠色發(fā)展、高端發(fā)展、工業(yè) 4.0 等國家政策的穩(wěn)步推進,下游市場需求逐步釋放,為我國鈦材行業(yè)帶來了進一步增長空間。
(3)鈦材工業(yè)發(fā)展歷程
鈦作為化學元素于 18 世紀末被發(fā)現,但因其性質活潑,提取困難,直至 20世紀 40 年代末于美國開始工業(yè)化生產。此后,日本、俄羅斯、中國相繼建立起自身的鈦工業(yè)生產體系。目前美、日、俄在鈦材應用領域、產品結構方面各具特色。其中,美國鈦材主要應用于航空領域;日本則集中于換熱器、電解、化工等民用領域;俄羅斯主要應用于航空和艦船領域。
我國鈦材工業(yè)起步于 20 世紀 50 年代中期,發(fā)展至今可分為三個階段:
(1)初步產業(yè)化階段(1956-1978 年):作為“一五”計劃的重點項目之一,北京航空材料研究院于 1956 年成立,并于次年成立了我國第一個鈦合金實驗室,成功試制鈦合金;1976 年,寶雞有色金屬加工廠(現寶鈦集團)完成初步建設,標志著我國鈦材產業(yè)化的開始。截至 1978 年,我國鈦材產量約為 504.92 噸。
(2)快速發(fā)展階段(1979 年-2012 年):自改革開放以來,得益于我國化工、冶金等行業(yè)發(fā)展,我國鈦材市場規(guī)模不斷增長。其中,我國鈦材產量由 2000年的 2,233.00 噸增長至 2012 年的 5.16 萬噸,規(guī)模大幅提升。但整體產品結構仍以中低端化工、冶金等為主,該類中低端需求帶動鈦材產能迅速擴張,使得我國鈦材行業(yè)產能結構性過剩問題凸顯,我國鈦材行業(yè)結構有待優(yōu)化。
(3)發(fā)展調整階段(2013 年至今):隨著我國宏觀經濟結構的調整,提高產品附加值、減少污染排放等政策的落實,化工、冶金等傳統工業(yè)中的中低端鈦材需求下降,鈦材行業(yè)逐步進入調整期,2013 年我國鈦材產量約為 4.45 萬噸,同比下降 13.78%。經過幾年的市場消化和吸收,以及鈦材行業(yè)技術突破,應用領域拓展,行業(yè)結構性調整成效初顯。目前,我國鈦材行業(yè)結構正逐步從過去的中低端領域向航空航天、艦船和高端化工等中高端領域邁進。