1、航空领域钛合金用量占比持续提升
航空航天仍是钛合金最重要的应用领域之一。钛合金比强度高、耐热、耐疲劳、耐腐蚀,且具有良好的生物相容性,被广泛应用于航空航天、军工、石化、海洋工程和医疗等领域。自20世纪50年代起,钛合金作为工业新金属材料在全世界范围出现后,航空工业钛材用量已占到全世界钛材市场一半以上。航空航天钛合金用量比例持续提升。
目前,飞机的结构材料主要是铝合金、钛合金、钢、镁合金及复合材料,其中有优异减重效果的钛合金在各个国家商用及军用飞机上的用量占比越来越高。波音第一架客机Boeing 707机身钛合金仅占到总质量分数的0.2%,到最新一代客机Boeing 787,钛合金占比已达15%。我国的大飞机C919的钛合金用量与波音777相当,占到9%-10%,而俄罗斯新一代客机MS-21钛合金用量占比达到25%。在国外第三代战斗机上钛合金用量约占机体结构质量的20%-25%,在第五代战斗机F-22上高达41%。
2、高温钛合金有望成为航天领域新增量
高温钛合金在高声速飞行器领域具有广阔前景。高温钛合金能够提高高声速飞行器在极端飞行环境下的性能和可靠性,是实现其更高速度和更远飞行距离的理想耐高温轻质金属材料。利用高温钛合金来提高高声速飞行器的性能和可靠性,是世界各国超音速和高超音速飞行器技术发展的主要途径之一。更高使用温度的高温钛合金的需求不断提升。
随着高声速飞行器巡航速度的不断提高,使用温度在650-750℃的高温钛合金在高声速飞行器上的选材和应用开始得到重视。高声速飞行器中的热结构主要有机体、蒙皮、进气道、骨架等需要承担高温、高载荷的薄壁部件,因此,板材和箔材是高声速飞行器中最常见的半成品,但目前国外关于高温钛合金板材和箔材的制备技术及研制数据非常缺乏。
3、舰船及水下航行器钛合金需求攀升
我国舰艇使用钛合金和海外仍有差距。俄罗斯(前苏联)曾经也选用过碳钢等常规材料应用于舰船壳体等关键部位,但之后大多转为用钛合金,且最终应用效果良好。例如,1968年底建成的K166号核潜艇,其壳体、管路系统以及其他大量装置和机器设备都用钛合金制造。以及在20世纪70年代初曾引起世界广泛关注的A级攻击型核潜艇,是当时国际上核潜艇中吨位最小(水下排水量3120t)、航行速度最快(水下最大航速41kn)、下潜最深(下潜深度700m,极限下潜深度为750m)的最先进的核潜艇,也是采用钛合金为主要材料完成建造。
我国钛合金在水下航行器中的应用仍处于起步阶段。钛合金在我国水中兵器、水下机器人、水下直升机、水下( 蛙人) 运输器、载人深潜器等新型航行器上的应用研究尚处于起步阶段,还具有相当大的发展潜力。目前,我国可以自主生产出钛合金板、环、饼、棒、管、丝和铸件等产品,这些原材料为水下航行器用钛合金的工业化应用提供有力支撑,其中由我国研制的钛合金TC4 ELI(名义成分Ti-6Al-4V,低间隙),抗拉强度可达1100MPa,弹性模量为110GPa,已成功应用于大直径大潜深载人舱。
4、2024年中国钛材消费量小幅增长1.6%
2024 年,我国钛材消费量为15.1万吨,同比增长1.6%。其中,化工、航空航天依然是最主要的消费领域,占比分别为48.5%、21.3%;3C领域进一步增长,已成为仅次于化工、航空航天之后的第三大用钛领域;船舶领域则保持快速增长,2024年钛材用量超过4900吨,同比增长32%。
5、2025-2027年航空航天钛材消费量CAGR有望达6.7%
2027年航空航天钛材用量有望超过39000吨。2024 年,我国钛材我国航空钛材用量为32193吨,随着军机板块复苏,我们预计2025年航空航天钛材消费量有望保持稳健增长。我们认为,“十五五”期间军机数量有望保持稳健增长,且随着先进战机逐渐服役,钛合金用量占比有望逐步提升,而发动机维修数量和国产大飞机交付量的提升有望推动钛材用量进一步增长。
6、预计2027年船舶领域钛材消费量接近9500吨
深海经济有望驱动船舶钛材用量高速发展。近年来在国家建设海洋强国、发展深海经济的战略驱动下, 舰船、深海装备等向着大型化、大深度、全海域等方向发展。我们认为“十五五”期间船舶领域钛合金用量将快速增长,且随着钛合金制备技术提升、成本下降,深海、水下钛合金需求有望成为推动船舶钛材的新增量。