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鈦材在航空航天及艦艇領(lǐng)域發(fā)展情況
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院 金天鈦業(yè)    2023-09-22

（1）市場規(guī)模：增長迅速，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)向高端化發(fā)展

鈦憑借其優(yōu)良性能，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，既是航空、航天等尖端科技領(lǐng)域的關(guān)鍵支撐材料，又是傳統(tǒng)工業(yè)改造提升和技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的重要基礎(chǔ)材料。

近年來，得益于生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)能力的突破，以及下游航空航天、艦船、高端化工等中高端領(lǐng)域需求的帶動，鈦材市場規(guī)?？焖僭鲩L。根據(jù)中國有色金屬工業(yè)協(xié)會鈦鋯鉿分會統(tǒng)計，2021 年我國鈦材產(chǎn)量約為13.59 萬噸，同比增長 40.10%；最近 5 年（即 2017-2021 年），我國鈦材產(chǎn)量年均復合增長率達 25.16%，增長迅速。

我國鈦材產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)目前正逐步向中高端領(lǐng)域邁進。2021 年，我國航空航天、艦船、高端化工等中高端領(lǐng)域的鈦材需求總量增加了 2.05 萬噸，同比增長 28.5%，鈦材產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)正處于升級加速期。

預計未來隨著國防和軍隊現(xiàn)代化建設(shè)、綠色發(fā)展、高端發(fā)展、工業(yè) 4.0 等國家政策的深入推進，國內(nèi)鈦材高端應(yīng)用場景及潛在市場空間將逐步拓展。

（2）消費結(jié)構(gòu)：化工領(lǐng)域需求占半，航空航天領(lǐng)域需求快速增長

鈦及鈦合金材料廣泛應(yīng)用于化工、航空航天、電力、體育休閑等領(lǐng)域，下游應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展對鈦及鈦合金市場需求和技術(shù)革新產(chǎn)生直接影響。根據(jù)中國有色金屬工業(yè)協(xié)會鈦鋯鉿分會統(tǒng)計，2021 年我國鈦材銷量約為 12.45 萬噸，同比增長32.98%；2017-2021 年間，我國鈦材銷量年均復合增長率達 32.98%，增長迅速。

其中，化工為第一大應(yīng)用領(lǐng)域，2021 年占比 47.08%；航空航天排名第二，占比18.04%；電力排名第三，占比 6.05%。在化工領(lǐng)域，由于鈦具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，在氯堿、純堿、塑料的生產(chǎn)中作為抗腐蝕材料廣泛應(yīng)用。但受到環(huán)保政策趨嚴、落后產(chǎn)能加速出清等因素的影響，鈦及鈦合金在化工領(lǐng)域的用量趨于穩(wěn)定。

在我國鈦材消費結(jié)構(gòu)中，航空航天領(lǐng)域已愈發(fā)成為重要組成部分。根據(jù)中國有色金屬工業(yè)協(xié)會鈦鋯鉿分會統(tǒng)計，2021 年，我國航空航天領(lǐng)域鈦材銷量約為2.25 萬噸，同比增長 30.31%；2017-2021 年間我國航空航天領(lǐng)域鈦材消費量增長了約 1.5 倍，年均復合增長率達 25.74%，增長迅速。我國航空航天領(lǐng)域鈦材銷量占比已由 2010 年的 9.70%增長至 2021 年的 18.04%。

根據(jù) USGS 統(tǒng)計，全球航空航天鈦合金消費量占整體消費量的比重約為 50%，其中美、俄軍事強國，航空鈦材在整個鈦合金應(yīng)用市場占比超過了 70%。因此，我國目前航空航天領(lǐng)域鈦材銷量與全球乃至發(fā)達國家仍存在一定差距，未來市場極具潛力。預計隨著國內(nèi)軍用飛機的升級換代和新增型號列裝，以及商用飛機通過適航認證后的產(chǎn)能釋放，未來航空航天領(lǐng)域鈦材需求將持續(xù)釋放。

（3）航空領(lǐng)域用鈦合金市場分析

1）鈦合金在航空領(lǐng)域的主要用途

航空工業(yè)是維護國家安全的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，而飛機系該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展核心。鈦合金憑借其優(yōu)異性能，被廣泛應(yīng)用于飛機機體和發(fā)動機，是飛機重要的結(jié)構(gòu)材料。

在機體方面，由于具有高的比強度、較強的韌性、優(yōu)異的抗疲勞性能、良好的焊接工藝性能等特點，鈦合金主要用于防火壁、蒙皮、大梁、起落架、翼肋、隔框、緊固件、導管、艙門、拉桿等。

在發(fā)動機方面，由于具有熱穩(wěn)定性好、抗氧化和抗蠕變性能良好等特點，鈦合金主要用于壓氣盤、靜葉片、動葉片、機殼、燃燒室外殼、排氣機構(gòu)外殼、中心體、噴氣管等。

我國軍用及民用航空市場對鈦合金需求潛力巨大，未來將為我國航空領(lǐng)域用鈦合金市場帶來持續(xù)增長動力。

2）軍用飛機升級換代將為我國航空領(lǐng)域用鈦合金市場帶來巨大增長動力

①軍用飛機數(shù)量增長潛力巨大

盡管和平與發(fā)展仍是當今世界的主題，但我國面臨的安全形勢日趨嚴峻，特別是近年來國際地緣沖突加劇，未來國際局勢與環(huán)境充滿變化，積極推進我國國防和軍隊的現(xiàn)代化建設(shè)意義重大。在此背景下，我國國防支出持續(xù)增長，2001年軍費開支 1,442.04 億元，到 2022 年我國軍費預算達 14,760.81 億元，軍費增速高于同期 GDP 增速。為了維護國家主權(quán)、安全及發(fā)展利益，未來我國軍費仍將快速增長。由于現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，空軍是決定勝負的關(guān)鍵力量，因此未來空軍將是我國國防建設(shè)重點之一。

航空工業(yè)是國家戰(zhàn)略性高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。2015 年 5 月，國務(wù)院新聞辦公室發(fā)布白皮書《中國的軍事戰(zhàn)略》明確指出空軍需按照“空天一體、攻防兼?zhèn)洹钡膽?zhàn)略要求進行發(fā)展建設(shè)。2018年11月在“慶祝人民空軍成立69周年記者見面會”上，我國空軍公布了空軍建設(shè)戰(zhàn)略目標：第一步，到 2020 年基本跨入“戰(zhàn)略空軍”門檻；第二步，到 2035 年初步建成現(xiàn)代化戰(zhàn)略空軍；第三步，到 21 世紀中葉全面建成世界一流戰(zhàn)略空軍。

近年來，我國空軍發(fā)展先后經(jīng)歷了“國土防空”“攻防兼?zhèn)洹薄皯?zhàn)略空軍”三個階段，目前已具備戰(zhàn)斗機、運輸機、武裝直升機/運輸直升機、教練機等多機種系列飛機的研制能力。隨著一大批新型國產(chǎn)主戰(zhàn)裝備陸續(xù)加入空軍戰(zhàn)斗序列，投入實戰(zhàn)化訓練，形成戰(zhàn)斗力，我國空軍正逐步向現(xiàn)代化戰(zhàn)略空軍邁進。

雖然我國空軍裝備取得了長足進步，但對比美國等發(fā)達國家，我國仍有軍機數(shù)量較少、老舊機型占比偏多等不足，我國軍機數(shù)量補齊和軍機升級換代需求迫切。

從軍機數(shù)量上看，根據(jù) Flight Global 發(fā)布的《World Air Forces 2023》統(tǒng)計，截至 2022 年末，我國現(xiàn)役軍機數(shù)量為 3,284 架，遠落后于美國的 13,300 架。從軍機結(jié)構(gòu)上看，以戰(zhàn)斗機為例，截至 2022 年末，目前我國以 X-7、X-8 為代表的二代戰(zhàn)斗機占比達到 47%，以 X-10、X-11/16 及 X-15 為主的三代戰(zhàn)機占比 51%，四代機占比僅為 2%；而美國現(xiàn)役已無二代戰(zhàn)斗機，其三、四代機型占比分別為78%和 22%。因此，我國先進戰(zhàn)機規(guī)模和世界空軍強國還存在明顯差距，國內(nèi)軍機面臨迫切的升級換代需求。

隨著我國大力加強空軍建設(shè)，數(shù)十種型號飛機實現(xiàn)首飛、適航鑒定和設(shè)計定型，一大批先進航空裝備實現(xiàn)批量生產(chǎn)，我國軍機需求增長迅速。未來，各種用途的新型先進戰(zhàn)機將不斷研制成功并列裝，原有主戰(zhàn)機型也將進行擴產(chǎn)和升級，其帶來的對飛機機體及發(fā)動機鈦合金需求將為我國航空領(lǐng)域用鈦合金市場帶來巨大市場增量。

②軍用飛機單機鈦用量占比不斷提升

由于鈦合金具有比強度高、熱穩(wěn)定性好、抗氧化和抗蠕變性能優(yōu)異等特點，可有效減輕飛機結(jié)構(gòu)重量、提高機體壽命、提升發(fā)動機推重比等，因此其愈發(fā)成為軍用飛機機體及發(fā)動機的重要結(jié)構(gòu)材料。在新型戰(zhàn)機設(shè)計建造過程中，鈦用量、使用水平已經(jīng)成為衡量機型先進程度的重要指標。

在機體方面，以美國軍用飛機為例，其戰(zhàn)斗機單機機體鈦用量占比從 F-16的 2%增至 F-35 的 27%及 F/A-22 的 41%；轟炸機從 B-1 的 21%增至 B-2 的 26%；運輸機從 C-5 的 6%增至 C-17 的 10.30%。我國戰(zhàn)斗機亦呈相同趨勢，我國戰(zhàn)斗機單機機體鈦用量占比從 X-8 的 2%增至 X-20 的 20%及 X-31 的 25%。在發(fā)動機方面，美國軍用飛機發(fā)動機單臺鈦用量占比從 F100 的 25%增至F119的40%；我國軍用飛機發(fā)動機單臺鈦用量占比從秦嶺的10%增至太行的25%。

新型戰(zhàn)機用鈦量不斷提升。為了滿足新型戰(zhàn)機性能要求，除了運用先進的設(shè)計技術(shù)外，還必須采用綜合性能優(yōu)良的材料以及先進的工藝制造技術(shù)。大量選用鈦合金、提高先進鈦合金的應(yīng)用水平就是重要措施之一。

《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和 2035 年遠景目標綱要》明確提出“確保 2027 年實現(xiàn)建軍百年奮斗目標”“加速武器裝備升級換代和智能化武器裝備發(fā)展”“2035 年基本實現(xiàn)國防和軍隊現(xiàn)代化”；黨的二十大報告亦強調(diào)要“如期實現(xiàn)建軍一百年奮斗目標，加快把人民軍隊建成世界一流軍隊”。

因此，預計未來以 X-20/X-15/X-10、軍用運輸機 X-20、教 X-15、AG600、新一代直升機、大型無人機等為主的軍用飛機將快速發(fā)展。新型軍用飛機單機用鈦量不斷提升，將為高端鈦合金材料帶來廣闊的市場空間。綜上，伴隨中國國防支出的快速增長，武器現(xiàn)代化進程將加快，我國軍用飛機的升級換代和新增型號列裝將為我國航空領(lǐng)域用鈦合金市場帶來持續(xù)增長動力。

3）民用飛機國產(chǎn)化為我國航空領(lǐng)域用鈦合金市場帶來巨大發(fā)展機遇

①民用飛機數(shù)量增長潛力巨大

隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國民用航空市場蓬勃發(fā)展。根據(jù)中國民用航空局統(tǒng)計，我國民用航空的機隊規(guī)模已從 2013 年的 3,664 架增長至 2022 年的 7,351架，年均復合增長率約為 8.04%，其中運輸航空機隊規(guī)模已從 2013 年的 2,145架增長到 2022 年的 4,165 架，年均復合增長率約為 7.65%。

2006 年 2 月 9 日，國務(wù)院發(fā)布《國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020）》，將“大型飛機”作為 16 個重大專項之一；2008 年 5 月 11 日，中國商用飛機有限責任公司在上海成立，作為實施國家大型飛機重大專項中大型客機項目的主體，目前主要承擔中國大型客機 C919 和新支線飛機 ARJ21 的研制工作。

其中，C919 大型客機是我國自行研制、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的大型噴氣式客機，已于 2022 年 9 月完成全部適航審定工作后獲中國民用航空局頒發(fā)的型號合格證，于 2022 年 12 月 9 日向東方航空完成首架飛機的交付，并于 2023 年 5月 28 日成功完成首個商業(yè)航班飛行；ARJ-21 新支線飛機已正式投入航線運營。根據(jù)《中國商飛公司市場預測年報（2022-2041）》預測，未來 20 年全球?qū)⒂?42,428 架新客機交付，中國在未來 20 年間將接受客機 9,284 架。到 2041 年，中國的機隊規(guī)模將達到 10,007 架，占全球客機機隊 21.1%。

中國航空市場將成為全球最大的單一航空市場。根據(jù)上海市科學技術(shù)委員會發(fā)布的《2022 上海科技進步報告》，截至 2022 年底，C919 累計獲得 1,035 架訂單，ARJ21 已獲得 690架訂單。假設(shè)鈦合金加工損耗比例以 80%計算，未來 C919 及 ARJ21 機型將帶來約 2.44 萬噸鈦合金需求量。

未來國產(chǎn)化民用飛機需求的釋放，將為我國航空領(lǐng)域用鈦合金市場帶來巨大增量空間。

②民用飛機單機鈦用量占比不斷提升

提高鈦用量可減輕飛機重量、增加運載能力、降低油耗，對民用飛機具有重要經(jīng)濟意義。目前，民用飛機單機鈦用量占比亦呈增長趨勢。

以當前民航主流空客及波音飛機為例，空客從 A300 的 4.0%增至 A350 的14.0%，波音從 B747 的 4.0%增至 B787 的 15.0%。國內(nèi)方面，商用客機 ARJ21單機鈦用量 4.8%，而 C919 大型客機廣泛采用鈦合金，其單機鈦用量占比已達9.3%。因此，即使不考慮民用飛機需求量的釋放，僅考慮民用飛機的更新?lián)Q代亦將為我國航空領(lǐng)域用鈦合金市場帶來顯著增長。

綜上，國產(chǎn)商用客機譜系的建立及民用飛機的國產(chǎn)化將為我國航空領(lǐng)域用鈦合金市場帶來巨大的發(fā)展機遇。

4）未來我國航空航天用鈦材需求測算

根據(jù)中國有色金屬工業(yè)協(xié)會鈦鋯鉿分會統(tǒng)計，最近 10 年（2012-2021 年）我國航空航天用鈦材銷量年均復合增長率約為 20.28%，增長迅速，但目前國內(nèi)航空航天用鈦材占比僅為 18.04%，仍遠低于全球范圍內(nèi)航空航天用鈦材占鈦材總需求的 50%的比例。

經(jīng)測算，未來 10 年我國航空航天用鈦材需求量預計約為 85.48 萬噸。

（4）艦船及水下裝備領(lǐng)域用鈦合金市場分析

1）鈦合金在艦船及水下裝備領(lǐng)域的主要用途

鈦合金不僅是航空工業(yè)的良好用材，也是海洋工業(yè)尤其是艦船及水下裝備的理想材料。由于鈦合金具有重量輕、比強度高、耐腐蝕性好、無磁、抗沖擊等特性，使用其可有效改進艦船及水下裝備的防水耐壓防腐性，提高可靠性和有效性，降低維護成本，延長使用壽命，實現(xiàn)減重和增載及提高隱蔽性，使得鈦合金受各國海軍的青睞。目前鈦合金主要應(yīng)用于水面艦船及水下潛艇、深潛器等裝備的船體結(jié)構(gòu)件、耐壓殼體、管道、閥及其他部件等。

2）我國艦船及水下裝備用鈦量潛力巨大

鈦合金用于艦船及水下裝備領(lǐng)域始于 20 世紀 60 年代，目前美國、俄羅斯等國均有廣泛應(yīng)用。其中，俄羅斯在艦船及水下裝備用鈦合金的研究和應(yīng)用處于世界領(lǐng)先水平，其艦船及水下裝備鈦合金用量占比平均達 18%，并早于 20 世紀 60至 80 年代便成功建成 3 級 12 艘全鈦合金攻擊型核潛艇。美國在其艦船及水下裝備領(lǐng)域亦廣泛使用鈦合金，如在圣安東尼奧級兩棲船塢運輸艦關(guān)鍵部位上層建筑區(qū)大量使用了鈦合金，使其質(zhì)量減輕約 50%，有效的提高了該艦的穩(wěn)定性。

盡管鈦合金在我國艦船及水下裝備上已經(jīng)有較多應(yīng)用，但與俄羅斯、美國等軍事強國相比，我國仍存在一定的差距。目前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。

此外，從艦船及水下裝備數(shù)量來看，根據(jù) GFP 的數(shù)據(jù)顯示，美國海軍的總噸位大約為 320 萬噸，而我國海軍的噸位僅為 110 萬噸，約為美國海軍的三分之一。我國海軍艦船及水下裝備數(shù)量未來仍有較大增長空間。

《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?！蔽磥黼S著我國現(xiàn)代化海軍建設(shè)的進一步加速，以及現(xiàn)代海軍建立海空一體作戰(zhàn)體系對潛艇、水下無人航行器、水下預置裝備、水下監(jiān)聽網(wǎng)等水下裝備的迫切需求，艦船及水下裝備領(lǐng)域鈦合金市場前景廣闊。