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海綿鈦產(chǎn)業(yè)鏈下游行業(yè)發(fā)展概況
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院 金鈦股份    2024-06-26

鈦材即鈦加工材，是指海綿鈦（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鈦鑄錠加工成鈦材。

由于鈦及鈦合金涉及的熔煉及加工技術(shù)復雜、技術(shù)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(chǎn)技術(shù)。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)表明，越是發(fā)達的國家，工業(yè)規(guī)模越大的國家，用鈦量越大，越是技術(shù)先進的國家，越是將鈦材用于航空航天工業(yè)，越是使用高端的鈦材。鈦及鈦合金對一個國家的國防、經(jīng)濟及科技的發(fā)展極具戰(zhàn)略意義。

近年來，隨著全球宏觀經(jīng)濟變動和當前國際經(jīng)濟政治格局復雜多變，“十四五”規(guī)劃和軍隊現(xiàn)代化建設(shè)進入加速期，軍工裝備等高端領(lǐng)域用鈦大幅提升，鈦材行業(yè)在穩(wěn)固擴大傳統(tǒng)市場的同時，加速拓展在高新領(lǐng)域的應(yīng)用，傳統(tǒng)化工行業(yè)用鈦量穩(wěn)步增長，航空航天、船舶與海洋工程、醫(yī)療用鈦、消費電子等領(lǐng)域繼續(xù)保持高速增長從而推動我國鈦材的需求量持續(xù)快速增長。根據(jù) 2018-2022年《中國鈦工業(yè)發(fā)展報告》，2018 年至 2022 年間國內(nèi)鈦材消費量由 5.7 萬噸持續(xù)增長至 14.5 萬噸，年均復合增速達到 26.29%。

在航空航天、國防軍工等高端領(lǐng)域，我國海綿鈦消費存在較大缺口。全球鈦材消費結(jié)構(gòu)中鈦材主要應(yīng)用于高端需求領(lǐng)域，其中航空領(lǐng)域用鈦占比高達 46%。在擁有發(fā)達的航空航天和軍工國防工業(yè)的北美和歐盟地區(qū)，尤其是美國，50%以上的鈦制品需求來自于航空航天和國防軍工領(lǐng)域。

從國內(nèi)鈦材消費結(jié)構(gòu)來看，我國雖然是全球最大的鈦金屬生產(chǎn)國和消費國之一，但整體呈現(xiàn)民用化和低端化的特征，我國鈦制品需求大部分來自化工領(lǐng)域，應(yīng)用主要為抗腐蝕材料，技術(shù)含量相對不高，航空航天領(lǐng)域高端需求，雖然近兩年占比有所提升，但仍遠不及國際平均水平。根據(jù)《2022 年中國鈦工業(yè)發(fā)展報告》數(shù)據(jù)，2022 年國內(nèi)鈦材消費結(jié)構(gòu)中，化工與航空航天作為前兩大應(yīng)用領(lǐng)域，消費量分別達到 7.3 萬噸、3.3 萬噸，分別占比 50.34%、22.76%。

因此，航空航天等行業(yè)高端用鈦比例與全球鈦材需求結(jié)構(gòu)相比較低，未來增量空間廣闊。同時，我國大力推進的深海發(fā)展計劃和大飛機發(fā)展國產(chǎn)化，對高端鈦材的需求也將呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢，這為高端海綿鈦生產(chǎn)企業(yè)提供了有力的市場機遇。

此外，2023 年成為鈦合金在消費電子行業(yè)應(yīng)用元年，蘋果公司于 2023 年 9 月發(fā)布 iPhone15 系列手機，其中 iPhone15Pro、iPhone15ProMax 宣布搭載鈦合金邊框。2023 年 10 月 26 日，小米 14系列發(fā)布會上亦宣布小米 14Pro 將有一個鈦金屬特別版。蘋果手機有效推動了材質(zhì)迭代，手機用鈦滲透率將有望快速提升。根據(jù)中航證券和搜鈦網(wǎng)測算，鈦材加工的成材率普遍在 65-85%左右，我國鈦材消費量的快速增長亦將推動海綿鈦需求的快速增長。

鈦材下游應(yīng)用領(lǐng)域細分市場情況具體如下：

（1）航空航天領(lǐng)域

近年來航空航天用鈦量步入發(fā)展快車道，已由 2011 年的 0.4 萬噸增長至 2022 年的 3.3 萬噸，在總消費量中占比由 8%提升至 23%。隨著我國進入軍機列裝上量階段，疊加全球商用飛機交付量在疫情過后觸底復蘇，軍用及民用航空領(lǐng)域用鈦需求前景廣闊。

1）軍用飛機升級換代及新型軍機用鈦量顯著上升帶來巨大市場機遇

2022 年，我國國防支出預算 14,760 億元，同比增長 7.0%。雖然我國軍費預算總額排名全球第二，但僅為美國國防預算的 28%，人均國防開支更是不足美國的 1/15,軍費占 GDP 比重也不足美國的 1/4。當前國際經(jīng)濟政治格局復雜多變，中國國防軍隊現(xiàn)代化建設(shè)進入關(guān)鍵時期，預計軍費支出將持續(xù)增長。

據(jù)《新時代的中國國防》白皮書，中國國防支出主要由人員生活費、訓練維持費和裝備費三部分組成，其中裝備費占比逐年提升，已由 2010 年的 33%提升至 41%。2010-2017 年裝備費用復合增速 13.44%，顯著超過國防總支出 10.06%的復合增速。裝備支出占比逐年提升,軍用航空裝備是重點增長領(lǐng)域。

當前我國處于軍用飛機升級換代大周期，新型軍機放量且新機鈦合金占比提升，軍機升級換代對鈦合金材料有著強烈需求。

美國現(xiàn)役戰(zhàn)斗機全部為三代及以上戰(zhàn)機，并已加速列裝 F-22、F-35 等四代戰(zhàn)機，三代機、四代機占比分別為 78%和 22%。我國目前仍以二代機和三代機為主，占比分別 53%和 45%，升級換裝需求迫切。目前我國已自主研發(fā)出適配殲-20 和運-20 的發(fā)動機，軍用戰(zhàn)機量產(chǎn)的最大障礙被消除。隨著我國新式戰(zhàn)機以及配套導彈的加速列裝，未來有望成為航空裝備建設(shè)的收獲期和井噴期。

新型軍機用鈦量顯著上升。國外方面，當前歐美設(shè)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，美國第四代戰(zhàn)斗機 F-35 用鈦量達到 20%，F(xiàn)-22 戰(zhàn)機用鈦量則高達 41%，其機身主承力梁和框架采用鈦合金整體鍛造而成。

國內(nèi)方面，中國科學院院士曹春曉在《院士開講》節(jié)目中提到，國內(nèi)軍用殲擊機的鈦用量在不斷提升，殲 8 的用鈦量只有 2%，而殲 31 的用鈦量已經(jīng)達到 25%，同時國內(nèi)運 20 的鈦含量也跟美國的 C17 相近用鈦量都是 10%左右。根據(jù)觀研報告網(wǎng)《中國航空零部件行業(yè)現(xiàn)狀深度分析與投資前景研究報告（2022-2029 年）》，預計“十四五”期間我國新增軍用飛機 2,850 架，由此牽引的鈦合金材料需求量為 54,890 噸，年均10,978 噸，尤以重型四代機、重型三代機、戰(zhàn)略運輸機需求為最。

2）國產(chǎn)大飛機放量及單架飛機用鈦量上升帶來巨大增大動力

由于鈦合金的優(yōu)質(zhì)性能，客機中也越來越多地使用鈦材以滿足客機減重省油的要求。據(jù)統(tǒng)計，飛機每減輕重 10%，可節(jié)省燃料 4%。目前主要商用客機的用鈦量均在 6%以上。尤其在當前較為先進的商用飛機中，空客 A350 用鈦量 14%，波音 787 用鈦量 15%，俄羅斯新型客機 MS21 用鈦量 25%。

國產(chǎn)大飛機 C919 也廣泛采用鈦合金，用鈦量已達 9.3%，高于波音 777 的 7%用鈦量。據(jù)公開信息，正在研制的寬體客機 C929 預計鈦合金使用量將達到 15%左右。

中國商飛作為實施國家大飛機重大專項的主體，主要推出三個級別的渦扇噴氣式客機，分別是ARJ21、C919、C929，未來將與波音空客等同臺競爭。ARJ21 已正式投入航線運營，累計交付量 112架，目前訂單 775 架；C919 已于 2022 年 9 月取得適航證，并于當年 12 月交付了首架，2023 年 9月 28 日，中國東航與中國商飛在滬簽署 100 架 C919 大型客機購機協(xié)議，將于 2024-2031 年分批交付。

目前 C919 累計訂單量已達 1,176 架，按照 0.99 億美元/架目錄價格測算，訂單規(guī)模約 1,164 億美元。隨著 C919 商業(yè)運營的全面開啟，C919 大規(guī)模商業(yè)化訂購有望不斷增加，帶動國產(chǎn)大飛機行業(yè)進入規(guī)?；l(fā)展新階段。

據(jù)中國商飛預測，未來 20 年中國航空市場將接收 9,284 架新機，市場價值約 1.5 萬億美元。中國的機隊規(guī)模將由 2021 年的 3,695 架增長至 2040 年的 10,007 架，復合增速 5.1%，快于全球增速，占全球客機機隊的比例將由 16%增長到 21%。全球航運市場前景廣闊，鈦需求潛力巨大，預期未來20 年中國主流型號客機 ARJ21-700 和 C919 將為鈦材帶來 11.6 萬噸的需求量。

3）鈦和鈦合金廣泛用于導彈、火箭、飛船等航天領(lǐng)域帶來一定市場機會

現(xiàn)階段，鈦材已成為航天領(lǐng)域不可或缺的關(guān)鍵材料。根據(jù)劉世鋒等（2020 年）發(fā)表的《鈦合金及鈦基復合材料在航空航天的應(yīng)用和發(fā)展》美國“阿波羅”飛船的 50 個壓力容器約 85%采用鈦材制成；日本第一顆實驗衛(wèi)星“大角”號采用了 Ti2Al2Mn 鈦合金；俄羅斯在“能源暴風雪”號、“和平 1”號、“進步”號、“金星號、“月球”號航天器上也廣泛使用了鈦合金材料。

此外，民兵洲際導彈第二級固體發(fā)動機殼體采用了 Ti6Al4V 鈦合金，并用強力旋壓成形，成形后的鈦合金殼體重量減輕 30%。未來，隨著我國新型戰(zhàn)斗機、海軍裝備等的批量生產(chǎn)，我國導彈數(shù)量有望加速增長?；鸺矫?，近年來全球航天發(fā)射活動呈現(xiàn)強勁態(tài)勢，發(fā)射次數(shù)和發(fā)射質(zhì)量均創(chuàng)新高。

2021 年全球共實施 146 次發(fā)射任務(wù)，為 1957 年以來最高發(fā)射次數(shù)。近年來我國航天也已經(jīng)進入高密度發(fā)射常態(tài)化階段，2021 年中國全年共執(zhí)行 55 次發(fā)射任務(wù)，發(fā)射次數(shù)居世界首位，較上年有大幅提升。其中長征系列運載火箭在 2021 年完成了 48 次發(fā)射，年發(fā)射次數(shù)首次達到歷史最高的“40+”，發(fā)射成功率為 100%，是我國運載火箭的絕對主力。2022 年長征系列運載火箭發(fā)射 53 次，

長征系列運載火箭年度發(fā)射次數(shù)首次實現(xiàn)“50+”?；鸺l(fā)射已進入高密度發(fā)射常態(tài)化階段。得益于鈦材諸多優(yōu)異的性能，未來其需求增長也有望充分受益于航天事業(yè)的蓬勃發(fā)展。

（2）船舶和海洋工程領(lǐng)域

海洋工程和運輸領(lǐng)域中，得益于船舶工業(yè)鈦材使用比例會提升及海水淡化裝置需求的推動。2022 年鈦材應(yīng)用在船舶領(lǐng)域為 0.5 萬噸，相較于 2021 年提高了應(yīng)用在船舶工業(yè)的鈦材數(shù)量。根據(jù)國家發(fā)展改革委、自然資源部發(fā)布的《海水淡化利用發(fā)展行動計劃》，預計到 2025 年中國海水淡化總規(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，其中沿海城市新增海水淡化規(guī)模 105 萬噸/日以上，海島地區(qū)新增海水淡化規(guī)模 20 萬噸/日以上，推動建設(shè)一批大型海水淡化工程和海水循環(huán)冷卻工程。

此外，鈦合金在艦船及水下裝備的應(yīng)用方面，我國與俄羅斯、美國等軍事強國相比仍存在一定的差距，從單艘艦船用鈦量上看，我國艦船用鈦量占總重量比例不足 1%，遠落后于俄羅斯的 18%，我國艦船用鈦量提升空間巨大。我國海軍艦船及水下裝備數(shù)量未來仍有較大增長空間。

2019 年 7 月發(fā)布的《新時代的中國國防》白皮書指出：“海軍在國家安全和發(fā)展全局中具有十分重要的地位。按照近海防御、遠海防衛(wèi)的戰(zhàn)略要求，加快推進近海防御型向遠海防衛(wèi)型轉(zhuǎn)變，提高戰(zhàn)略威懾與反擊、海上機動作戰(zhàn)、海上聯(lián)合作戰(zhàn)、綜合防御作戰(zhàn)和綜合保障能力，努力建設(shè)一支強大的現(xiàn)代化海軍?！蔽磥?，隨著我國現(xiàn)代化海軍建設(shè)的進一步加速，以及現(xiàn)代海軍建立?？找惑w作戰(zhàn)體系對潛艇、水下無人航行器、水下預置裝備等水下裝備的需求愈加迫切，艦船及水下裝備領(lǐng)域鈦合金市場前景廣闊。

（3）消費電子領(lǐng)域

相比此前的不銹鋼和鋁合金材質(zhì)，鈦合金能夠更好地兼具堅固和輕薄的特點，從而降低手機的厚度和重量，并提高強度。2023 年起，鈦合金開啟大規(guī)模在手機中進行應(yīng)用，2023 年 9 月，蘋果公司 iPhone15 系列手機發(fā)布會上宣布在 iPhone15Pro 系列手機首次使用鈦合金邊框，減重效果顯著。

得益于鈦合金邊框的輕質(zhì)優(yōu)勢，iPhone15Pro 整機重量為 187 克，成為蘋果迄今為止最輕巧的 Pro 機型，雖然 iPhone15ProMax 在上一代產(chǎn)品的基礎(chǔ)上引入了重量較大的潛望式長焦攝像頭以及容量更大的電池，其重量仍然從 240 克下降至 221 克，減重達 8.64%，較未使用鈦合金的三星 GalaxyS23Ultra輕 12 克。

根據(jù) Mysteel 數(shù)據(jù)，2023 年蘋果公司國內(nèi)鈦合金總需求量 10,000 噸。根據(jù) Omida 預測，2023年 iPhone15 全球銷量將達到 7,500 萬臺，其中 iPhone15Pro 機型約 2,050 萬臺，iPhone15ProMax 約2,850 萬臺，即目前使用鈦合金的機型在 iPhone 總產(chǎn)量中占比約 65%。蘋果未來若擴大鈦合金的使用，如在更多機型使用鈦合金邊框、使用全鈦合金邊框（iPhone15Pro 系列使用鈦合金-鋁復合材質(zhì)邊框，全鈦合金邊框單機鈦合金用量預計為鈦合金-鋁復合材質(zhì)的 2 倍），鈦合金需求將進一步提升。

繼蘋果之后其他品牌手機也有望使用鈦合金，這將成為鈦合金需求增長的又一亮點，2023 年 10 月26 日，小米 14 系列發(fā)布會上亦宣布小米 14Pro 將發(fā)布鈦金屬特別版。據(jù) Mysteel 消息，華為也計劃在手機上使用。三星、OPPO 等公司開始加速與供應(yīng)鏈溝通、測試，試圖在下一代產(chǎn)品中進一步使用鈦合金技術(shù)。

根據(jù)招商證券研究所，預計 2025 年在消費電子行業(yè)的需求量將增至 6.1 萬噸。據(jù) IDC 數(shù)據(jù)，2022年全年手機出貨量 12.1 億臺。假設(shè)每年手機出貨量為 2022 年數(shù)據(jù) 12.1 億臺保持不變，在 5%滲透率、200 元加工成本的情況下，每年市場空間即達 121 億元。

（4）醫(yī)療領(lǐng)域

在醫(yī)療方面，鈦由于對人體體液有極好的耐蝕性，無毒無磁，與肌肉組織親和性良好，且有形狀記憶功能等特性，可被應(yīng)用于醫(yī)療器械及外科矯形材料：鈦制牙，心臟內(nèi)瓣，隔膜、骨關(guān)節(jié)及固定螺釘，手術(shù)器械等。

隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，醫(yī)用鈦合金憑借其優(yōu)良的性能，在醫(yī)療領(lǐng)域的需求量不斷增加。作為生物學性能優(yōu)良的金屬材料，鈦及鈦合金在醫(yī)學領(lǐng)域上的應(yīng)用前景良好。但是，目前與發(fā)達國家相比，我國鈦合金材料的研發(fā)與應(yīng)用還存在一定的差距，如鈦合金的彈性模量偏高、表面活性差、耐磨性和耐蝕性差不足等缺點，都將直接影響到材料的生物相容性。

近年來，隨著全球居民生活水平的提高和醫(yī)療保健意識的增強，醫(yī)療器械產(chǎn)品需求持續(xù)增長。

2020 年全球醫(yī)療器械行業(yè)市場規(guī)模為 4,774 億美元，同比增長 5.63%，預計到 2024 年全球醫(yī)療器械行業(yè)規(guī)模將達接近 6,000 億美元，2017-2024 年復合增長率為 5.6%，行業(yè)有望保持穩(wěn)定增長，鈦合金作為醫(yī)療器械領(lǐng)域重要的材料，潛在市場寬廣。

（5）化工領(lǐng)域

在化工方面，鈦材已成為化工裝備中主要的防腐蝕材料之一。在化工生產(chǎn)中，用鈦材代替不銹鋼、鎳基合金和其它金屬作為耐腐蝕材料對于提高產(chǎn)品質(zhì)量、延長設(shè)備使用壽命、降低能耗物耗、提高勞動生產(chǎn)率等方面具有重要意義。目前在化工領(lǐng)域，鈦材設(shè)備的應(yīng)用已經(jīng)從最初的純堿、燒堿工業(yè)逐步擴展到氯酸鹽、氯化銨、有機合成、染料、無機鹽、農(nóng)藥、化肥及精細化工等眾多行業(yè)。

根據(jù)中國有色金屬工業(yè)協(xié)會的統(tǒng)計和《中國鈦工業(yè)發(fā)展報告》，化工領(lǐng)域是我國鈦材的最大的應(yīng)用領(lǐng)域，2008-2022 年，我國化工用鈦材銷量呈波動增長，近七年來，實現(xiàn)持續(xù)增長。2022 年，我國化工用鈦材銷售量為 7.3 萬噸，同比增長 23.73%，預計未來化工領(lǐng)域鈦材需求量仍將維持穩(wěn)定增速增長。

（6）汽車領(lǐng)域

“雙碳”背景下，汽車輕量化將是全球汽車工業(yè)的一致目標。根據(jù)歐洲汽車工業(yè)協(xié)會和豪美新材招股說明書，汽車燃料約 60%用于負荷汽車自重，汽車質(zhì)量每減重 100 公斤，百公里油耗可節(jié)省約 0.4L，碳排放大約可減少 1 公斤。若汽車整車重量降低 10%，燃油消耗可降低 6%-8%，從而使排放降低 5%-6%，同時還可使加速時間減少 8%，制動距離減少 5%，輪胎壽命提高 7%，疲勞壽命明顯提升。

鈦材因具有質(zhì)量輕、比強度高、彈性好、耐高溫低溫、耐腐蝕等特性，可廣泛應(yīng)用于汽車領(lǐng)域，鈦合金在汽車產(chǎn)品上的用途主要分為兩大類，第一類是減少原有零件的質(zhì)量，涉及零件主要有發(fā)動機的高速往復運動件和汽車自重，第二類是用來制作耐腐蝕件，主要包括排氣系統(tǒng)，底盤零件，懸架系統(tǒng)等所處環(huán)境惡劣的汽車零部件，可提高汽車零件的使用壽命。根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會，2022年我國汽車產(chǎn)量為 2,702 萬輛，假設(shè)每輛汽車有 1kg 的用鈦量，則中國的汽車用鈦量將達 2.7 萬噸。

（7）核電領(lǐng)域

在核電方面，鈦由于具有良好的耐腐蝕性，可被應(yīng)用于核電工程中凝汽器的換熱管，換熱管可用于裝載海水并在核電機組中循環(huán)往復，從而對核電機組進行降溫。

中國大陸地區(qū)現(xiàn)有運行和在建核電機組 77 臺，居世界第二位，運行安全水平居世界前列。零碳排放、穩(wěn)定輸出、兼具部分調(diào)峰能力的核電，是中國實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標不可或缺的主要手段之一。2022 年全年，共 10 臺核電新機組獲得核準。一臺百萬壓水堆核電機組，鈦材用量大概 150噸。假如按照每年新建 10 個機組計算，未來核電工程用鈦量大概 1,500 噸/年。

（8）氫能領(lǐng)域

PEM 電解水制氫系統(tǒng)工作過程中，雙極板需長期處于酸性環(huán)境中，運行壽命要求達到 4 萬小時以上，條件苛刻，而常規(guī)的不銹鋼材料耐腐蝕性不足，導電性差，鐵離子析出容易加速膜的分解老化，很難滿足運行要求，因此，目前氫能產(chǎn)業(yè)鏈中，制氫環(huán)節(jié)的 PEM 制氫工藝中雙極板通常為鈦基雙極板。

根據(jù)中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟發(fā)布的《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告（白皮書）2020》測算：“在 2030 年碳達峰時，我國部署電解槽裝機約 80GW”。在此保守估計 PEM 電解槽裝機容量能占到其中 10-20GW，以此測算未來需求鈦材料每年上千噸。

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