（报告出品方/分析师：方正证券研究所鲍学博）
钛合金熔炼技术复杂、加工难度大，目前，世界上仅美国、俄罗斯、日本、中国四个国家掌握完整的钛工业生产技术。钛工业产业链有两条不同的分支，即钛材工业和钛白粉工业。在钛材工业，从钛铁矿和金红石采选开始，制造海绵钛，然后制成各种金属产品，用于航空航天、化工、船舶等领域。
1钛及钛合金
1.1钛：储量丰富、加工难度大的稀有金属
钛在地壳中的丰度为0.56%，在所有元素中排第9位，储量远高于许多常见的金属，仅次于铁、铝居于第三位。由于钛熔炼技术复杂、加工难度大，钛被归为“稀有”金属。目前，世界上仅美国、俄罗斯、日本、中国四个国家掌握完整的钛工业生产技术。
有利用价值的钛矿物主要是钛铁矿（FeTiO3）和金红石（TiO2）。根据美国地质调查局（USGS）《MineralCommoditySummaries》资料显示，截至年末，全球钛铁矿储量为7.0亿吨，占比93%，金红石储量为0.49亿吨，占比7%。全球钛资源主要分布在澳大利亚、南非、中国、印度和肯尼亚等国。中国钛铁矿储量2.3亿吨，占全球总储量的33%，居世界第一。但是我国的钛资源中钛铁矿多，金红石矿少；贫矿多，富矿少；无单一钛矿，均为多金属共生矿，钙、镁杂质含量高，采选冶炼技术难度大。
钛工业产业链有两条不同的分支，即钛材工业和钛白粉工业。在钛材工业，从钛铁矿和金红石采选开始，制造海绵钛，然后制成各种金属产品，用于航空航天、化工、船舶等领域；在钛白粉工业，从钛铁矿和金红石采选开始，通过化学过程生成化工中间产品钛白粉，用于涂料、塑料和造纸等行业。
海绵钛为钛材行业基础原材料，但不同的下游运用领域对海绵钛的品质等级要求不同。根据海绵钛国家标准，按钛含量、杂质含量的高低和硬度按等级由高到低，海绵钛可划分为0A级、0级、1级、2级、3级、4级、5级；按粒度大小，一般为0.83mm-25.4mm，小粒度为0.83mm-12.7mm，细粒度为0.83mm-5.0mm。
高端钛合金生产原料以0级海绵钛为主。例如，西部超导采购的海绵钛主要为0级和1级海绵钛，以0级为主，颗粒度为3mm-12.7mm的小颗粒，并对相关参数有特殊的内控技术标准。一般的民用钛合金相关企业采购的均为标准规格的海绵钛，西部钛业采购的海绵钛主要为标准规格的1级海绵钛和部分0级、2级海绵钛。
国内海绵钛产量近几年持续增长。年，根据中国有色金属工业协会钛锆铪分会对国内12家海绵钛生产企业产量的统计，共生产海绵钛12.30万吨，同比增长44.9%。
1.2钛及钛合金类型
海绵钛（或海绵钛加合金元素）经熔炼形成钛铸锭，再经锻造、轧制、挤压等塑性加工方法将铸锭加工成材，即钛材。根据中国有色金属工业协会钛锆铪分会的数据，年，我国钛材产量达到近10万吨，占全球钛材产量的50%以上。钛材按是否添加合金元素、牌号、形态和用途等有多种分类方法。
钛合金是以钛为基加入适量其他元素，调整基体相组成和综合物理化学性能而形成的合金。按相组成钛合金可分为：密排六方结构的α型钛合金（包括近α型合金）—即国内牌号TA，体心立方结构的β型钛合金（包括近β型合金）—即国内牌号为TB，两相混合的α+β型钛合金—即国内牌号TC。
α型和近α型钛合金具有良好的蠕变、持久性能和焊接性，适合于在高温环境下使用。β型和近β型钛合金在室温至℃左右具有高的拉伸强度，但在更高的温度下，合金的蠕变抗力和耐热稳定性急剧下降。α+β型钛合金不仅具有良好的热加工性能，而且在中高温环境下还具有良好的综合性能。
2国内钛合金需求：以化工和航空航天应用为主，航空航天需求快速提升
钛具有密度小、比强度高、导热系数低、耐高温低温性能好、耐腐蚀能力强等突出特点，最早被应用于航空航天等高科技领域，现在其应用领域已向化工、石油、电力、海水淡化、建筑、日常生活用具等领域拓展，被誉为“现代金属”、“战略金属”。
我国钛材使用以化工领域为主。根据中国有色金属工业协会钛锆铪分会的统计，国内主要钛材生产企业在化工领域的销量占总销量比例为50%左右。近几年，国内航空航天领域钛材需求量快速增长，国内主要钛材生产企业在航空航天领域的销量占比由年的9.7%提升至年的18.4%。
国内航空航天领域钛材销量保持快速增长。年，国内主要钛材生产企业在航空航天领域合计销量约吨，同比增长36.73%，较年吨的销量复合增长率为16.94%。
航空钛合金主要应用于飞机结构件、航空发动机结构件以及航空紧固件等。飞机结构钛合金使用温度要求一般为℃以下，要求其具有高的比强度、良好的韧性、优异的抗疲劳性能、良好的焊接工艺性能等，主要应用部位有起落架部件、框、梁、机身蒙皮、隔热罩等。发动机用钛合金要求具有高的比强度、热稳定性好、抗氧化和抗蠕变性能良好，主要应用领域有压气机盘、叶片、鼓筒、高压压气机转子、压气机机匣等。航空紧固件用钛合金要求具有较好的加工性、无磁性、耐腐蚀性等，主要包括钛合金铆钉、钛合金螺栓等。
2.1飞机机身结构件：军机和民机钛合金用量均持续提升
2.1.1机身结构件钛合金应用：用于机翼、起落架、尾翼等重要结构件
钛合金因密度小、比强度高、耐蚀、耐高温、无磁、可焊、使用温度范围宽（-℃-℃）等优异性能，且能够进行各种零件成形、焊接和机械加工，在航空领域很快得到广泛应用。20世纪50年代初，军机开始使用工业纯钛制造后机身的隔热板、机尾罩、减速板等受力较小的结构件。20世纪60年代，钛合金进一步应用到飞机襟翼滑轨、承力隔框、中翼盒形梁、起落架梁等主要受力结构件中。
以美国F14战机为例，钛合金占F14战斗机结构重量的26%，使用钛制成的组件包括机翼结构、起落架部件、尾部结构，以及小型紧固件、弹簧和液压管等。
采用钛合金作机身材料有多方面优势：1）替代钢和镍基高温合金可大大降低飞机质量；2）能够满足飞机强度要求，与铝合金相比，60%左右质量的钛合金即可达到相同的强度。3）耐腐蚀性良好，钛合金不需要表面防腐涂层或者镀膜。4）与聚合物复合材料电化学相容性好。5）限制空间内满足强度要求，例如，波音的钛合金起落架梁。
军用飞机方面，国外先进战机用钛量占机体结构总质量的25%左右。美国F-35战机钛用量达27%，F-22战机钛用量高达41%，其机身主承力梁和框架采用钛合金整体锻造而成，创造了迄今为止战斗机钛用量的最高纪录。美国B1轰炸机和B2轰炸机钛合金用量分别为21%和26%。美国运输机用钛量也由早期服役的C5的6%增至C17的10.3%，俄罗斯伊尔76运输机用钛量更是达到了12%。
民航飞机方面，由于复合材料的大量使用，与复合材料相容性更好的钛合金用量也在逐步增长。空客飞机钛用量从第三代A的4.5％增至第四代A的6％，A的用钛量增加到了10％，而A客机的钛用量进一步提高到14％左右；波音飞机用钛量从最初波音的0.5％逐渐增至波音的4%，再到波音的7％，波音的用钛量已提高到15%左右，基本与空客飞机保持同步。俄罗斯的新型客机MS21钛合金用量占比高达25%，是目前民用运输机钛用量的最高纪录。
国内方面，军用歼击机从初始用钛量只有2%的歼8，逐渐增加至用钛量为4%的歼10，歼11用钛量增加到15%，歼20用钛量达20%。大型军用运输机运20的钛合金用量为10%，与美国先进的C-17运输机的钛合金用量相当。民用飞机上，商用客机ARJ21的钛合金用量4.8%，而C大型客机广泛采用钛合金，其用钛量已达到9.3%，主要用于机头、吊挂、尾翼、外翼和中央翼盒等。
2.1.2机身结构件钛合金材料：Ti-64应用最为广泛，向更好的加工性能发展
目前，在航空领域使用的钛合金材料主要有TC4（美Ti-64合金）、TC18、TC21、TA15、TB6（美Ti-合金）等。Ti-64钛合金是最早问世同时也是最经典的钛合金，其设计使用温度最高可达℃。Ti-64不仅具有耐高温性，还具有十分优良的塑性加工性能，在航空航天领域广泛应用。
TC18具有较大淬透性，适合制造大型锻件。俄罗斯根据波音和空客等民机需求，在TC18合金基础上开发了Ti-钛合金。Ti-强度较高，而且具有优越的淬透性和更宽的加工窗口，已在A飞机吊挂接头和起落架支柱等零件上使用。
铸造钛合金方面，航空领域应用范围最广、用量最多的铸造钛合金是ZTC4钛合金。我国研制和生产的钛合金铸件中，ZTC4和ZTA15合金用量占80%。此外，国内常用的铸造钛合金还有ZTC3和ZTC6。ZTC3、ZTC6和ZTA15是航材院根据航空工业发展需求研制或仿制的高温铸造钛合金和高强铸造钛合金，在减轻飞机整体结构重量、满足高温和高载以及腐蚀环境要求、提高机体寿命等方面发挥重要作用。
2.2航发结构件：主要用于航发冷端部件，新型钛合金性能提升应用范围不断拓宽
2.2.1钛合金主要用于航发冷端部件，用量占比持续提升
钛合金的使用是军用航发提高推重比的关键。推重比是航空发动机的重要性能指标，最早航发推送比为2~3，四代航发推重比超过10。钛在~℃温度下具有良好的抗高温强度、抗蠕变性和抗氧化性能，且质量轻、比强度高，使用钛合金代替原镍基高温合金可使航空发动机重量降低，提高航发推重比。
军用航发方面，钛合金一般用于航空发动机的风扇、高压压气机盘件、叶片等转动部件和燃烧室、尾喷管等静止件。在国外先进航空发动机中，钛合金用量已占发动机总质量的25%~40%，第3代航发F的钛合金用量达25%，第4代航发F的钛合金用量达40%。
民用航空发动机方面，钛合金同样用于风扇、压气机盘件、叶片等部件。以V航空发动机为例，其钛合金用量达31%，钛合金零件主要集中于发动机前部及外部工作温度较低的位置，从高压压气机后几级开始，温度和压力明显升高，钛合金零件使用较少。钛合金零件使用范围涵盖机匣、转子毂、转子叶片、静子叶片、轴承支撑、管路、支架等诸多零件，零件总价超过万美元，相比V新发价格约万美元，价值占比约50%。
图表18：钛合金在V航空发动机中的应用
2.2.2航发钛合金性能要求高，新型钛合金进一步拓展应用范围
在航空发动机上应用钛合金，要求其在较高的温度范围内具有很好的瞬时强度、耐热性能、持久强度、高温蠕变抗力和组织稳定性等。α型、近α型和α+β型钛合金在中高温环境下具有良好的综合性能，被广泛应用于航空发动机。
现役航空发动机上使用的钛合金主要有TC4、TC11、TC17和TA11等，用于发动机风扇和压气机低温段工作的叶片、盘、机匣等零件。
TC4具有良好的塑性加工性能，TC17是一种高强、高韧和高淬透性的两相钛合金，由于使用温度不高，广泛应用于制造航空发动机风扇叶片和压气机盘件等低温部件。
TC25钛合金是前苏联研制的一种热强钛合金（俄牌号BT25），该合金含有钼、钨等高熔点元素，热强性、耐热性好，使用温度达℃，使用寿命达0h，主要用于制造航空发动机高压压气机盘盘件。
随着先进航发对高性能钛合金的迫切需求，℃高温钛合金、阻燃钛合金、TiAl和SiCf／Ti复合材料成为新型高温钛合金的发展重点。
℃高温钛合金适用于工作温度为℃-℃的高压压气机整体叶盘、机匣等；阻燃钛合金适用于高压压气机机匣、叶片等；TiAl合金适用于工作温度在℃-℃的高压压气机叶片、涡轮叶片等；SiCf／Ti钛基复合材料适用于高压压气机整体叶环。
TA29钛合金在℃仍具有良好的蠕变抗力，在其他性能满足设计要求时，可延伸至℃左右长期使用。此外，TA29钛合金在℃-℃仍能保持较高的抗拉强度，可在此温度区间短时使用，应用于超高声速导弹、火箭、飞行器、空天飞机等装备的机体构件、蒙皮，以及所用发动机的高温部件。TA29钛合金已实现从3t型工业铸锭熔炼、Φmm大规格棒材制备、大尺寸整体叶盘锻件制备到整体叶盘零件机加工、检测检验、表面处理等全程制造。
TB12和TF是阻燃钛合金，阻燃钛合金是我国新型钛合金的发展方向之一。在航空发动机旋转部件上，由于钛合金具有易燃倾向，因而在钛合金制件表面添加防钛火涂层或采用阻燃钛合金，PW研制的Alloy-C（Ti-35V-15Cr）高稳定性阻燃β型钛合金，已用于F-22战斗机的F发动机用压气机挡板、增压器及喷嘴等部件。国内以美国Alloy-C合金的成分为基础，研制了能在℃长期使用的TB12和在℃长期使用的TF。
TiAl合金兼具金属和陶瓷的性能，在℃-℃，TiAl合金比强度优于常规钛合金，且具有良好的抗蠕变、抗氧化等性能。GE公司为波音研制的GEnx发动机低压涡轮第6、7级叶片采用铸造TiAl合金叶片取代镍基高温合金叶片，实现减重72.5kg。年，Mecachrome公司与法国Snecma公司签订TiAl合金供货协议，Mecachrome将向CFM公司提供用于制造LEAP系列发动机的TiAl合金低压涡轮转子叶片。
除了航发锻件，钛合金精密铸件在航空发动机上也有广泛应用。钛合金铸件具有制造成本低、周期短、原材料利用率高等优势，可制造各种大型复杂整体零部件。例如，20世纪90年代初，我国航空发动机的钛合金机匣采用分体铸造再焊接成整体部件方式生产，在使用过程中由于机匣焊接量大，部件刚性差，易产生疲劳裂纹，部件可靠性和寿命下降，难以实现全寿命使用。随着航空发动机性能要求不断提升，需采用结构刚性更好、更为可靠的整体铸件。国内从20世纪90年代起开展大型钛合金铸件的研制工作，整体铸造的中介机匣率先在XX10发动机上使用。
大部分铸造钛合金基本上沿用了变形钛合金的成分。ZTC4铸造钛合金使用最为成熟和广泛，随着航空领域对结构件的断裂韧性要求越来越高，ZTC4等中强度钛合金已无法满足要求，高强度铸造钛合金越来越受到重视，例如Ti-15-3、Ti-10-2-3、Ti6-22-22S、Beta-C、8-21S、BT35等高强度铸造钛合金。
2.3航天结构件：满足耐高温、耐低温、抗辐射等多种性能要求
在导弹武器系统中，为了减轻发射重量、增加射程以及提高结构件使用温度，也开始大量使用钛合金材料替代传统的结构钢、铝合金等材料。例如，新一代的巡航导弹飞行速度由过去的0.8马赫提高到3.5马赫甚至更高，导弹的表面温度达到℃-℃，传统铝合金材料制造的隔框、蒙皮、油箱等无法满足要求，必须使用钛合金材料制造这些导弹部件。此外，巡航导弹使用的涡喷发动机动力系统也大量使用钛合金材料制造其结构部件，包括压气机机匣、压气机盘、压气机叶片等部件。
随着舰艇防护装甲能力的不断提升与建造结构的不断优化改进，其对于反舰弹道的对抗能力不断提升，为了进一步提升反舰导弹对舰艇的杀伤威力，反舰导弹战斗部类型趋向于半穿甲型的方向发展。半穿甲型战斗部需要在保证弹体强度的前提下穿透数层船板，壳体大都采用较厚的高强高韧合金材料制造，其装填系数在20%~40%。一般来说，硬侵彻型半穿甲战斗部的壳体由结构钢材料制成，近年来为了减轻整弹质量、增加战斗部装药量、加强毁伤能力以及满足超音速飞行带来的高温效应等，一些先进的导弹战斗部开始使用钛合金材料制造，如美国的“斯拉姆”AGM-84H、“战斧”Ⅱ等。俄罗斯经验表明，半穿甲战斗部壳体改用高强度、高韧性、密度相对较低的钛合金材料后，装填系数可提高到50%，战斗部的毁伤威力显著提高。
在火箭及空间飞行器方面，钛合金的主要应用是火箭发动机壳体、火箭喷嘴导管及宇宙飞船的船舱或者燃料和氧化剂储存箱及其他高压容器。对于航天飞行器来说，除满足航空用钛合金使用性能要求外，还必须具有耐高温、耐低温、抗辐射等性能。目前，钛合金已成为航天领域不可或缺的关键材料，在运载火箭中质量占比达5%-30%。美国“阿波罗”飞船的50个压力容器约85%采用钛制成；日本第一颗试验卫星“大角”号采用了Ti-2Al-2Mn钛合金；俄罗斯在“能源-暴风雪”号、“和平-1”号、“进步”号、“金星”号、“月球”号航天器上也广泛使用了钛合金材料。
根据航天产品对于材料的需求，钛合金在航天领域形成了不同的发展方向，主要包括高强韧钛合金、高温钛合金、低温钛合金、铸造钛合金和粉末钛合金等。我国利用钛合金TA7ELI在低温下具有更高的强度、更好的塑性和韧性的特点，研制出在液氢环境下使用的20L低温TA7ELI钛合金气瓶，该气瓶用于CZ-XX系列运载火箭。
2.4航空航天紧固件：钛合金是航空航天紧固件主要材料
紧固件是实现连接功能的基本零件，在航空领域广泛使用。紧固件包括螺栓、螺柱、螺钉、螺母、垫圈、销、铆钉等，在飞机上用量极大，一架飞机所用的紧固件及弹性元件少则几十万件，多则几百万件。例如，俄罗斯伊尔-96飞机单架飞机使用紧固件达14.2万件，单架空客A使用紧固件超过万件。
高减重、耐腐蚀、无磁性、与复合材料相容性好的钛合金逐渐成为先进飞机紧固件材料的首要选择。随着飞机先进性的提高，对紧固件材料的要求越来越高。钛合金用作航空紧固件有多种优势：1）减重效果好；2）耐腐蚀性能好，尤其是钛与碳纤维复合材料的电极电位相近，适合复合材料连接；3）耐高温低温性能好；4）钛具有良好弹性和无磁，对于防止紧固螺栓的松动和防磁场干扰至关重要。
美国F-16、F-18、F-35、F-22、C-17等军机广泛采用钛合金紧固件。F-15战斗机用钛合金紧固件占全机紧固件的73%，C-17大型军用运输机使用了42.3万个钛合金销钉和24.1万个钛合金螺栓；图-型客机采用kg的BT16钛合金紧固件后，飞机减重达kg，波音型飞机采用钛合金紧固件代替合金钢紧固件后，其单机总重量减轻了kg。
随着紧固件用钛合金材料的不断研制和性能提升，钛合金紧固件在航空领域用量有望进一步增长。钛合金紧固件的使用最早是美国将Ti-64（TC4）螺栓用于B-52轰炸机，随后，Ti-64钛合金逐渐成为美国和欧洲各国在航空航天领域应用的主要紧固件材料。采用TC4、BT16、TB2、TB3、TB5等材料制备的钛合金紧固件旨在取代铝合金和合金钢材料，强度水平在0MPa级以上；TB8合金制造的紧固件已逐渐取代高强钢和TC4紧固件，强度水平在MPa以上。
2.5国内航空航天领域钛合金需求有望持续提升
2.5.1军机市场需求快速增长，航发需求有望获得更快增速
目前，我国航空航天领域钛合金主要用于军机及军用航发。我国空军现代化建设按三步走战略展开。近年来，歼-20、运-20、空警-、红-9B和新型电子战飞机歼-16D、高空无人侦察机无侦-7等一大批新型国产主战装备，陆续加入人民空军战斗序列、投入实战化训练，形成战斗力。新型军机不断列装，新时代人民空军历史性跨入战略空军门槛。
对比美国等发达国家，我国仍有军机数量较少、老旧机型占比偏多等不足，我国军机数量补齐和军机升级换代需求迫切。根据《WorldAirForce》，目前，我国大陆战斗机架，不区分战机代际划分，从总量上看我国大陆战斗机数量仅为美国战斗机数量的58%。
从战斗机构成上看，美国现役战斗机已经实现了全部三代以上，且现役四代机架，占歼击机总量（架）的17%，并加速列装F-22、F-35等四代战机。我国三代/三代半战机规模和世界空军强国还存在明显差距，四代机歼-20仅少量列装，且二代机占比尚有47%。年11月，我国东部战区空军某旅9架歼-7战机退出战斗序列，并列装歼-10C战机接替。国内军机面临迫切的升级换代需求。
军机的研制定型周期较长，一个机型完成定型后一般在较长时间内会持续生产。以美国F-35战机为例，年首架F-35战机AA-1完成首飞，年美国空军正式接受第一架低速率初始生产型F-35。之后，F-35的生产交付持续提升，年、年和年分别交付91架、架和架。年4月4日，洛马公司发布F-35快报，F-35战机已完成超过架的交付，相比其1月4日快报超过架的交付量，Q1洛马公司F-35交付约30架。
参考国外军机生产列装经验，我国歼-20等主力战机或正处产能攀升阶段。歼-20战机是我国自主研发的新一代隐身战机，于年1月进行首飞。参考美国F-35战机于年首飞，5年后于年首架F-35战机交付空军，近几年产量持续提升的历程，预计我国歼-20等主力战机目前或正处产能攀升阶段。
新型战机钛合金用量提升增加对钛合金的需求。美国F35战机钛合金占比达27%，F22战机钛合金占比甚至达到41%；国内来看，歼10用钛量为4%，歼11用钛量达15%，歼20用钛量达20%。假设四代战机重量在15吨-20吨，若钛合金用量为20%，则单架战机含钛合金3-4吨。运输机单架飞机较重，假设运输机重量吨，若钛合金用量为10%，则单架运输机含钛合金10吨。
军用航空发动机方面，国内多型主力战机已经换装国产发动机。歼-10C、歼-11系列战机以及歼-20等国内主力战机已陆续换装国产航发，说明国产航空发动机已经足够稳定、可靠，具备大规模换装的条件。
此外，国产大型军用运输机运-20也换装了国产航空发动机。从军机的研制生产历程看，歼-20、运-20等高性能军机或正处加速列装期，换装国产发动机将大幅提升对国产航发的需求。
2.5.2国内民机市场空间广阔，需求逐步释放
国外民航飞机对钛合金用量较大。年波音公司和空客公司商用飞机机身钛消费量合计约4.3万吨，其中，B机型钛消费量约吨；B机型钛消费量约吨；B机型钛消费量约1万吨；B机型钛消费量约1.2万吨；A机型钛消费量约为1.5万吨；A机型钛消费量约为吨；A机型钛消费量约为吨。
现代涡轮发动机结构质量的30%左右为钛合金。民航发动机方面，预计年波音公司和空客公司商用飞机发动机钛消费量合计约1.9万吨，其中B机型钛消费量约为0吨；B机型钛消费量约为吨；B机型钛消费量约为吨；B机型钛消费量约为0吨；A机型钛消费量约为吨；A机型钛消费量约为0吨；A机型钛消费量约为吨。
国内民航客机市场空间广阔，商飞国产客机批量生产对钛合金需求逐步释放。中国商飞产品从支线飞机到大型客机再到远程宽体客机依次推进。目前，支线飞机ARJ21已正式投入航线运营；大型客机C已完成首次局方审定试飞，并获得东航购机合同；远程宽体客机CR处于中俄联合研制阶段。
ARJ21新支线飞机是我国自行研制、具有自主知识产权的中短程新型涡扇支线客机，年底取得中国民航局型号合格证，年取得中国民航局生产许可证。目前，ARJ21已正式投入航线运营。年，ARJ21产品持续优化，截止年12月26日，ARJ21已开通航线条，通航城市座，运送旅客突破万人次。
C大型客机是我国按照自行研制、具有自主知识产权的大型喷气式民用飞机，于年11月2日完成总装下线，年5月成功首飞。年1月，民航上海审定中心完成C首次局方审定试飞，3月，中国商飞与东方航空签署首批5架C购机合同，东方航空将成为全球首家运营C的航空公司。
CR远程宽体客机是中俄联合研制的双通道民用飞机。CR远程宽体客机采用双通道客舱布局，基本型命名为CR-，航程为00公里。此外还有缩短型和加长型，分别命名为CR-和CR-。年，中国商飞与俄罗斯联合航空制造集团公司联合确定CR远程宽体客机的整体外形和尺寸等主要参数。
ARJ21和C机身钛含量分别为4.8%和9.3%，空机重量分别为24.96吨和42.1吨，则单机钛用量分别为1.20吨和3.92吨。
国产民航发动机研制持续推进，国产飞机采用国产航发将进一步增加国内航空领域钛合金需求。中国航发商发首先启动了针对C飞机发动机的研制工作，该发动机是一型双轴大涵道比直驱涡扇发动机，由1级风扇、3级增压级、10级高压压气机、单环形燃烧室、2级高压涡轮及6级低压涡轮组成，风扇叶片采用TC4钛合金。
2.5.3导弹是现代战争主要耗材需求有望快速增长，航天发射有望持续维持高位
导弹是现代战争主要耗材，多重因素推动导弹产业链快速增长：（1）导弹是我国实施非对称战争战略的核心手段。建国初期钱学森提出的“先导弹后飞机”发展路线是非对称战略的核心体现。随着我国军事技术逐步提升，我国与军事强国在军机、战舰等方面的差距正在逐渐缩小，对称作战手段获得较快发展，但考虑到我国与军事强国之间的差距并非短期内可以弥补，非对称能力依旧将保持快速发展。
（2）未来高技术战争中，精确制导武器使用将进一步提升。在近4次主要局部战争中，美军依靠大量使用精确制导武器，取得了良好的作战效果。精确制导武器的使用比例持续提升，从年海湾战争中使用精确制导武器数量占比7.6%到年伊拉克战争中使用精确制导武器数量占比68.3%，提升了近8倍。在未来的高技术局部战争中，精确制导武器使用占比预计将进一步提升。
（3）战机战舰平台数量提升以及备弹需求带动机载舰载导弹采购。我国三代机、四代机、直升机、驱逐舰、护卫舰等的列装，对导弹的需求也日益增长。歼击机一般可挂载10枚左右的导弹，驱逐舰一般有数十到上百个垂直发射单元，考虑备弹以及消耗需求，预计战机战舰平台挂弹的需求增速不低于战机战舰的增速。
（4）更新换代需求带动新定型装备采购。年国庆70周年阅兵中，首次亮相的新型武器装备占比近四成，其中，东风-17常规导弹、长剑-巡航导弹、东风-41核导弹等武器装备均为首次亮相，充分体现了我国国防科研自主创新能力。年珠海航展上，航天科工数十型装备首次亮相，首次参展展品数量创历届之最。武器装备升级换代将带动新型号装备采购。
（5）实战化训练消耗加大我军导弹采购。年各部队开训掀起练兵热潮，突出按纲施训打基础，坚持实战练兵强能力，与往年同期相比，全军弹药消耗大幅增加。实战化训练消耗将加大导弹采购量。
（6）军贸市场需求日益旺盛。21世纪以来我国军工行业高速发展，同时“一带一路”合作倡议对军贸出口提供了良好的发展机遇。目前我国军贸正逐渐打开全球市场，军贸产品种类不断丰富、武器装备性能不断提高，近年来军贸额呈持续增长的态势。
在火箭及空间飞行器方面，近几年，我国及国际航天发射任务频繁。
年以来，我国每年航天发射次数明显增长。年和年，我国航天发射次数分别为39次和34次，连续两年位居世界第一；年，我国航天发射39次，仅次于美国44次航天发射；年，我国航天发射次数突破性增长至55次，发射次数再次居世界首位，全球总发射次数达次，为年以来最高，航天器总发射数量个，创历史新高，总质量吨，为年以来的最大值。
预计未来航天发射将持续维持高位，航天宇航领域对钛合金的需求有望稳步提升。年，中国航天发射次数将继续维持高位，计划开展一系列重大任务。中国航天科技集团有限公司在《中国航天科技活动蓝皮书（年）》发布会上指出，年，航天科技集团计划安排50余次宇航发射任务；全年载人航天空间站工程将完成6次重大任务，全面建成以天和核心舱为控制中心，问天、梦天实验舱为主要实验平台，常年有人照料的空间站；长征六号甲运载火箭将开展首飞。
2.6化工领域用钛量较大，近几年用量保持较快增长
国内化工领域用钛量占所有钛材用量的50%左右。年，根据中国有色金属工业协会钛锆铪分会的统计，国内32家主要钛材生产企业在化工领域的钛材销售量达吨，占钛材销量的50.8%。
钛合金良好的耐蚀性能使其成为化工工业中不可替代的理想结构金属材料，从最初的纯碱和烧碱工业，发展到化肥、有机合成、染料、制盐工业、海水淡化等。
（1）制碱行业
目前，氯碱工业中已广泛采用钛材来制造金属阳极电解槽、离子膜电解槽、湿氯冷却器、精制盐水预热器、脱氯塔、氯气冷却洗涤塔等。
钛材在制碱行业中的应用已有近30年历史，其制造技术及产品应用技术已经非常成熟。离子膜电解制碱是目前最先进的制碱方式，在我国已有60%的生产线采用了离子膜电解槽。这种电解槽内采用了大量高精度尺寸与严格形状要求的钛板、钛钢复合板、钛网板等。另外，与生产线配套的氯气尾气收集设备，以及换热器、储存罐等设备也都应用了大量钛板。这些设备的维护或翻新周期为3-6年。
（2）制盐行业
我国真空制盐工业起步较晚，20世纪70年代初期才大量兴起。真空制盐过程高温浓盐卤水对碳钢设备腐蚀严重，直接影响了设备能力的发挥及生产的正常运行。
钛材以其优异的耐腐蚀性能被推广应用到真空制盐工业。为了防止真空制盐过程中蒸发罐壁结盐垢，在小型蒸发罐内壁液面波动处，嵌入高1mm、厚0.7mm的TA2板。四川大安盐厂、五通桥盐厂两套年产30×t真空制盐主体设备蒸发罐与料液接触的部份，以及Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ效加热室均采用TA2换热管及钛钢复合板。仅此两套制盐装置，便使用钛管44吨，使用TA2板约10吨，钛钢复合板达吨，使真空制盐工业一跃成为用钛板以及钛钢复合板的重要方向之一。
（3）PTA行业
PTA（精对苯二甲酸）在常温下呈白色粉状晶体，是生产聚酯纤维、树脂、胶片及容器树脂的主要原料，被广泛应用于化纤、容器、包装、薄膜生产等领域。
PTA装备需要防蚀的部件主要为反应器、交换器，而防蚀的方法有衬钛或采用全钛，衬钛部件是有外层碳钢来承担介质的压力，而由内衬钛来抵抗介质的腐蚀，全钛部件则是完全由钛来承担介质的腐蚀和压力。
2.7船舶、电力和海洋工程等领域用钛量有望较快增长
国内，钛合金在船舶、电力和海洋工程等领域应用也表现出持续提升的趋势。根据中国有色金属工业协会钛锆铪分会的统计数据，年，国内32家钛材生产企业在船舶、电力和海洋工程领域钛材销量分别为吨、吨和吨，占比分别为2.9%、5.0%和7.7%。
（1）船舶领域：国内目前船舶用钛量较低，用量提升将大幅提高对钛材的需求
钛及钛合金在船舶中应用广泛，包括船体结构件、深海调查船及潜艇耐压壳体、管道、阀、船舵、轴托架等。
舰船上使用钛合金可有效改进舰船的耐受性，提高可靠性和有效性，减少维修和维护费用，实现减重和增载。大量船用管系材料使用经验表明，钢管路系统使用1.2-2年后会发生腐蚀，CuNi管路系统使用寿命为6-8年，而钛合金管路系统中的管、泵、阀、热交换器等设备可服役40年以上。
我国船用钛合金的研究与应用始于60年代，几乎与国外同步发展。几十年来，船用钛合金的研究及应用水平有了很大提高，已经形成了较完整的船用钛合金系列包括MPa、MPa、MPa、MPa强度级别的合金。“蛟龙号”深潜器的耐压壳体就是TC4钛合金。
相对于航空航天用钛合金，船用钛合金合金系简单，大多数为近α型钛合金，热处理为简单退火处理，且产品易于加工。同时，与航空用材相比，船舶用材的产品尺寸、单件重量更大，例如对宽厚板、大口径无缝管、型材、复杂的铸件等都有特别的需求。
与国外相比，我国船用钛合金的应用还有较大的差距。国外用钛达到13%，俄罗斯船舶用钛量已接近18%，我国仅在一些零星部件上应用，比例不足1%。此外，国内船用钛合金品种、规格不完善，我国之前钛材在专业化工厂生产，受装备能力限制，生产的品种、规格有限，“蛟龙号”所需的钛合金也只能从俄罗斯进口。随着国内钛工业的不断发展，钛合金在船舶领域的应用有望提升。
（2）电力方面：钛材耐蚀性能优异，用于滨海电站、核电凝汽器等电力方面，钛材主要用于滨海电站凝汽器、核电凝汽器等。由于钛在含有氯化物、硫化物等许多腐蚀性较强的热水中具有较好的稳定性，用钛管取代铜镍合金管后，可以大大提高使用寿命，减少检修时间，经济效果非常显著。例如，中船所研制的大型海水管路用钛合金结构件支架，成功应用于浙江三门核电站项目。
我国核电稳步发展，对钛材的需求有望持续提升。根据《中国核能发展报告》，“十三五”期间，我国核电机组保持安全稳定运行，新投入商运核电机组20台，新增装机容量.7万千瓦，商运核电机组总数达48台，总装机容量为万千瓦。根据国家能源局信息，“十四五”期间，我国将建成华龙一号、国和一号、高温气冷堆示范工程项目，积极有序推进沿海三代核电建设。核电运行装机容量达到0万千瓦。由此计算，“十四五”期间，我国核电新增装机容量约万千瓦。
海外项目不断取得新进展，4月国内新核准3个核电项目。华龙一号海外项目巴基斯坦卡拉奇核电站K2机组和K3机组分别于年和年成功并网。此外，年2月1日，华龙一号阿根廷核电项目总包合同成功签订。国内核电方面，年4月20日，国家对经过多年准备和全面评估审查、已纳入国家规划的三个核电新建机组项目予以核准。国内核电积极有序发展，华龙一号项目成功走向海外市场，核电领域钛材的需求有望持续提升。
（3）海洋工程领域：用于海水淡化及海洋油气开采等工程
钛具有合金强度高、比重小、耐海水腐蚀和海洋气氛腐蚀等特点，应用于海洋油气开发、海港建筑、沿海发电站、海水淡化、船舶、海洋渔业、海洋热能转换等领域。
海水淡化方面，十四五末我国海水淡化工程规模较年规模提升约76%，十四五期间海水淡化工程对钛材需求有望超万吨。《年全国海水利用报告》显示，截至年底，全国有海水淡化工程个，工程规模达.11万吨/日。《海水淡化利用发展行动计划（-年）》提出，到年，全国海水淡化总规模达到万吨/日以上，新增海水淡化规模万吨/日以上。若按平均日产1万吨的海水淡化装置用钛吨计算，十四五期间新增海水淡化装置的用钛量约为吨。
海洋油气开采方面，“蓝鲸1号”、“蓝鲸2号”建造成功，中国海洋油气开采能力大幅提升。年，我国建成了第一座自主设计建造的深海半潜式钻井平台—海洋石油；年7月，振华重工自主研发的英尺钻井平台—振海1号下水工作圆满完成；年随着全球先进的半潜式钻井平台“蓝鲸1号”、“蓝鲸2号”建造成功，中国成为全球领先掌握可燃冰试采技术的国家，海洋油气开采能力大幅提升。
3国内钛合金供给：国内钛合金熔炼以VAR炉为主，EB炉熔炼快速发展
3.1钛合金熔炼：国内钛合金熔炼以VAR炉为主，冷床炉熔炼快速发展
钛及钛合金的熔炼主要分为两类：真空自耗熔炼和真空非自耗熔炼。真空自耗熔炼主要包括真空自耗电弧熔炼（Vacuumarcremelting，VAR）、电渣熔炼以及真空凝壳炉熔炼；真空非自耗熔炼主要包括真空非自耗电弧熔炼、冷坩埚感应熔炼、冷床炉熔炼，而冷床炉熔炼又分为电子束冷床炉熔炼（Electronbeamcoldhearthmelting，EBCHM）和等离子束冷床炉熔炼（Plasmaarccoldhearthmelting，PACHM）。目前钛及钛合金铸锭的工业化生产中应用最广泛的是真空自耗电弧熔炼和冷床炉熔炼。
3.1.1真空自耗电弧熔炼：钛合金铸锭主要熔炼方式
真空自耗电弧熔炼（VAR）是生产钛及钛合金铸锭的主要方法。VAR技术优点包括熔炼速度快、工艺自动化程度高、操作简单、可生产大型铸锭、可满足一般工业要求、对于易挥发杂质有良好去除效果、可得到从下向上的近定向凝固柱状晶等。
同时，采用VAR生产钛合金铸锭存在一些不足，包括当熔炼易偏析合金元素较多的钛合金时仍然会出现宏观和微观偏析，化学成分均匀性不够、容易产生组织缺陷，不能有效去除低、高密度夹杂等。这些缺陷限制了其在熔炼高质量合金中的应用。现在自耗电极电弧炉多用来重熔铸锭，在一定程度上克服了上述缺点，可生产致密、无缺陷、成分均匀，具有所要求的化学成分、尺寸和晶粒结构的铸锭。
目前，我国航空用钛合金的熔炼基本采用真空自耗电弧炉熔炼方法。对于质量要求高的钛合金铸锭，一般要经过3次VAR熔炼，以获得成分均匀、缺陷率低的铸锭。但VAR工艺生产的钛合金铸锭依然容易存在夹杂物和成分偏析等冶金缺陷。
3.1.2冷床炉熔炼：美国冷床炉熔炼世界领先，国内快速发展
长期应用中，真空自耗电弧熔炼（VAR）无法彻底去除钛合金中的高、低密度夹杂，熔炼过程中容易出现夹杂、偏析等冶金缺陷。冷床炉熔炼技术在航空用钛合金对高质量、高可靠性的迫切需求下出现，在解决低、高密度夹杂及成分均匀性方面比较好地解决了VAR熔炼的不足，且更适合工业化生产。国外优先选用冷床炉熔炼加真空自耗电弧重熔的工艺，以保证航空发动机用钛合金材料的冶金质量。
冷床炉根据热源不同，可分为电子束冷床炉和等离子束冷床炉。与真空自耗电弧熔炼相比，电子束冷床炉熔炼具有多方面优势：1）可以采用多种形式的原材料如散状海绵钛、残料以及钛屑等；2）能够大量使用经济的原材料，如含有碳化钨杂质的切削料，残料添加比例可达%；3）能够有效去除易挥发杂质以及低、高密度夹杂；4）可保证合金元素充分均匀化，避免偏析；5）可生产不同截面的铸锭；6）可以实现一次成锭，一炉多锭，降低熔炼费用，提高生产效率。
国外生产冷床炉的公司主要有4家，即美国Retech、美国Consarc、德国ALD和乌克兰的巴顿焊接研究所。冷床炉熔炼技术在国外发展较快，应用最广，尤其是美国冷床炉熔炼技术发展最成熟。国内相关企业先后引进美国、乌克兰等生产的电子束冷炉床熔炼炉，电子束冷床熔炼在国内有一定应用。
聚能钛业从美国和乌克兰引进了2台EB炉，并于年底前投入生产。年，聚能钛业与俄罗斯KV-Titan公司联合制造的国产化小型EB炉成功投入试生产运营。目前，聚能钛业EB炉设备总装功率9kW、设计年最大产能11吨、单锭最大重量20吨，三项指标列居全国EB炉熔铸行业之首。
云南钛业共拥有从美国、俄罗斯引进及自主研制的4台大型EB炉和8台国产VAR炉，钛及钛合金和稀有金属锭产能达1.6万吨/年，钛及钛合金及稀有金属材产能达2万吨/年，钛锭材产能、产量居中国前列，钛板卷产能居世界前列。云南钛业的钛带卷已批量化生产运用到化工、电力、海洋、医疗、民用及建筑等领域，部分产品出口到德国，美国、意大利、俄罗斯。
国内电子束冷炉床熔炼炉设备也取得一定进展。在消化吸收进口设备的技术上，宝钛集团装备科技公司研发了国内最大锭型的EB炉，该设备总功率约kW，最大单锭截面尺寸×mm，重量约13吨，年产能约吨。年9月6日，在江苏泰州某用户生产现场，由宝钛集团装备科技公司自主研制的首台EB炉首锭出炉。
相比于EB炉，PA炉具有多方面优势：1）等离子枪在接近大气压的惰性气氛下工作，可以防止Al、Cr、Sn、Mn等高挥发元素的挥发；2）等离子束可对熔池内的钛液起搅拌作用，有助于合金成分的均匀化；3）等离子冷床炉熔炼时熔池大、深度相对较深，可以实现溶液的充分扩散；4）不受原材料种类的限制，可以利用散装料，如海绵钛、钛屑、浇道切块等。
但是，由于等离子束熔炼时需要消耗大量惰性气体，增加了熔炼成本，为了降低成本，大型PA炉常需配备惰性气体回收装置。此外，PA炉生产效率低于EB炉，同功率下，EB炉熔炼速率约为PA炉的2倍。目前美国拥有世界上大部分的PA炉，具备批量生产优质钛合金铸锭的能力，目前装备的冷炉床熔炼能力已占美国钛总熔炼能力的45%，其中20%采用PA炉。
国内北京航材院于年安装了1台美国Retech公司制造的PA炉，总功率kW，可生产TC4和TiAl铸锭。上海宝钢集团于年引进一台单结晶室双坩埚PA炉，总功率3kW，可生产的最大质量7吨的圆锭和最大质量5吨的扁锭，同时还为PA炉配置了氦气回收系统，降低熔炼成本。
国外先进企业采用冷床炉进行钛合金熔炼，解决铸锭高、低密度夹杂问题，被作为预防航空转动件和关键结构件冶金缺陷、避免引起灾难事故的关键技术，是实现钛合金材料零缺陷纯净化技术的重要途径。
美国现行宇航材料标准中要求重要用途关键部件的钛合金材料必须使用冷床炉制备技术。如GE公司于年开始采用冷床炉熔炼加真空自耗电弧熔炼技术生产航空发动机关键转子零件用钛合金铸锭。目前，我国航空用钛合金的熔炼基本采用真空自耗电弧炉熔炼方法。对于质量要求高的钛合金铸锭，一般要经过3次VAR熔炼，以获得成分均匀、缺陷率低的铸锭，电子束冷床熔炼（EB炉）技术尚处于起步阶段。
3.2国内主要钛合金生产企业
国外从事钛合金业务企业主要有美国TIMET、俄罗斯VSMPO、日本东邦钛公司等。国内从事钛合金业务企业主要包括以宝钛股份、西部超导、西部材料、湘投金天集团和宝武特冶等国有大型企业为代表的一线龙头企业，以及新疆湘晟、重庆金世利和天成航材等为代表的民营企业。上市公司主要有宝钛股份、西部超导和西部材料等3家。
4风险提示
军机列装、国产航发换装不及预期；民航市场拓展不及预期；上游原材料供给出现供给不足、价格上涨超预期的风险等。
请您
转载请注明地址:http://www.1xbbk.net/jwbfz/3168.html
