钛合金产业市场和趋势

摘 要 ：本文对钛合金产业市场及其发展趋势进行了简要分析.

关 键 词 ：钛合金产业 市场分析 发展趋势

0 引言

在1791年,钛由科学家格雷戈尔发现,随后德国化学家克拉普罗特用希腊神话的泰坦为该元素命名.钛在自然界中虽然广泛存在,但因为其存在分散并且提取难度大,所以从发现钛元素到制得纯品,经历了百年以上.目前,钛合金具有耐蚀性好、强度大、耐热性强等等优势而被广泛用于各个领域.到20世纪50年代,钛元素得到重大发展.20世纪50～60年代,发展出航空发动机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金,70年怎么发表展出耐蚀钛合金.80年代,耐蚀钛合金和高强钛合金极大发展.随着钛合金的逐步发展,其应用面逐步扩展,从航空逐步扩展到汽车,医用,体育等行业.钛是继钢铁、铝之后崛起的“第三金属”,21世纪将是“钛的世纪”.

钛作为稀有金属,是重要的替代金属.我国钛资源储量丰富,在储量上拥有极大的优势,这也为我国钛产业能够发展壮大提供坚实的物质保障.目前我国海绵钛产能和产量占到了全球的1/3以上[1].随着消费和产业升级,稀有金属产业得到不断重视.尤其是在政策变动之后（比如我国稀土出口政策调整）.从中长期来看,稀有战略金属是非常有远大的未来.钛合金产业科技含量高,用途广,值得我们研究.本文将分析钛合金产业目前的市场状况和未来的发展趋势.

1.钛合金市场分析

1.1 钛合金运用面扩展

钛合金市场总量总体是不断提高的.伴随着我国经济的平稳快速发展,百姓的生活水平得到不断提高,以及钛合金的工艺技术水平不断发展,民用领域中对钛合金的需求量日益增多.钛合金和钛合金材料会制作成环、带、丝、板等制品.钛合金产品在市场受到广泛青睐,其在建筑、医用、体育及电子产品、包装、手表等日用消费品和耐耗品领域得到开创应用,未来的市场十分巨大.市场统计,制作高尔夫球头及球杆所消耗的钛已超过1000吨.

比如在建筑业上钛合金也有不俗的表现.西班牙毕尔巴鄂古根海姆博物馆的用材很多都用了钛合金.今年来建筑业上用的钛合金总量不断增加.钛合金的用途的扩展对钛合金开拓新的市场有重大意义.

1.2 民用钛合金需求旺盛

根据目前最新统计,我国的钛合金和钛材料制品与民用市场需求量有较大的差距.按照国外通行的钛产量为钢产量的万分之一的比例来计算,我国钛和钛合金产品的年产量应达到2-3万吨,而目前生产仅不足1万吨.钛合金的民用市场需求日益增长,这促进钛合金市场的扩大,也表明了钛合金市场拥有很大潜力.

以海绵钛为例,由以下图标看出我国对海绵钛的消费量逐渐升高,其消费量逐渐超过产量.（图一）

1.3 航空业发展促进钛合金需求增加

钛合金除了民用以外还主要用于航空航天,如下图表明了钛合金制品的运用分布.

从图中得知航空用钛合金占了半壁江山.从全球范围来看,钛合金和钛制品的消费主要集中在航空业以及工业领域,全球商业航空的消费比例达到42%左右,军用钛材比例约为7%,整个航空领域消耗钛合金材料接近一半,另外,工业消耗钛合金比例约为47%.根据相关研究机构预测,在未来20年世界的航空公司将需要100个座位以上的新客机23385架,其中,需单通道飞机（如A320）16620架,占总需求的71%；需双通道飞机5482架,占总需求的24%；需VLA（如A380）1283架,占总需求的5%.这些飞机将价值2.6万亿美元.民用飞机的数量增加以及航空业的逐步发展,钛合金的市场前景良好.

民用飞机和大飞机的需求量大.并且在亚太地区,比如中国,航空产业不断发展并有广阔的发展空间,这对钛合金的长远发展是有利的支持.

1.4 亚太地区等新兴经济体促进钛合金市场增加

2008年,全球经济由于受到美国次债危机等情况影响,全球经济的增长短期内趋缓,这对钛合金的需求量有一定的影响.但从中长期来看,亚太地区等国家的经济依然有较强的增长动力,这使钛合金市场的重心逐步偏移到亚太地区.

长期来看,世界经济逐步复苏.世界各地的经济体联系日益紧密,经济结构升级调整,对新型材料的需求日益旺盛,这对钛合金的发展是良好的契机.

由于世界各个经济体联系日益紧密,促进航空的发展.从统计数据来看,空中客运量每15年会增加一倍,那么未来的15-20年,随着全球经济贸易联系的不断加强,空中客运量也将按照这样的速度增加.

2.钛合金产业的发展趋势

2.1 目前我国钛合金产业发展状况

我国的钛合金产业发展快速.目前我国已经成为钛生产大国.据前瞻产业研究院不完全统计,我国有钛合金生产企业300余家,我国钛合金产品的产量整体呈现逐年增长趋势,2012年我国海绵钛产量约为7.1万吨,钛锭产量约为7.4万吨,钛粉产量约为0.1万吨,钛加工材产量约为6.1万吨.

我国凭借着占据将近全球30%的钛资源储量,发展钛工业的矿石资源优势显著.目前我国家海绵钛产能和产量占到了全球的1/3强,但在高附加值深加工领域仍然落后国外先进水平.我国钛合金产业面临大而不强的尴尬境地.[3]面对这样的现状,我国的钛合金产业该如何科学发展成为了重要的课题.我国的钛合金产业发展趋势必然应是朝着集约化,科学化,高附加值发展.钛合金产业面临产业调整和升级.

2.2 国家重视钛合金产业的发展

2013年7月5日,《新材料产业标准化工作三年行动计划》由国家发布,该文件提出要加大重点新材料领域标准制修订力度.新材料领域包括了特种金属功能材料、高端金属结构材料、先进高分子材料、新型无机非金属材料、高性能复合材料、前沿新材料.有10种钛合金产品划分在新型轻合金材料里.这10种钛合金产品分别是优质宽幅冷轧纯钛板材、钛合金型材、大规格宽厚钛合金板材、钛及钛合金带材、高精度及宽幅钛合金薄板材、大规格钛合金棒材及特种锻件、大型钛铸锭及锻坯、大盘重钛带卷、专用钛合金材料、钛及钛合金模锻件等.该文件表现了对钛合金材料的极大重视,并给予相关发展帮助. 政策支持钛合金产业的发展对该产业是有利的支持.未来钛合金产业的发展拥有良好的政治环境.这对产业的发展拥有巨大推动作用.

2.3 我国广阔的需求促进发展

2013年,我国国民经济仍然保持平稳增长.我国的化工、航空航天、电力（包括核电）、冶金、真空制盐和体育等六大领域,以及医疗、海洋工程和船舶业的钛合金需求依然向好.在国家的“十二五”规划中,钛金属冶炼的节能减排,产品质量的提高和高附加值产品的开发仍然是我国钛合金的重点发展方向,结合西部地区全流程高技术水平的海绵钛项目、新型钛加工材开发项目等也属于国家鼓励类项目中,以及国家对钛加工材料的出口退税政策等都利于我国钛合金的发展.[4]由此可见,我国钛合金具有良好的发展前景.

2.4 钛合金产业技术的升级调整

当前世界上几乎所有的熔炼方法都采用了真空及冷坩埚技术,这是因为钛及钛合金的熔炼由于钛的活性高.熔炼方式可以按照熔化金属时热量来源方式分为外热式熔炼方法和内热式熔炼方法.其中外热式熔炼方法有自耗电极电弧炉、非自耗电极电弧炉、电子束炉、等离子弧炉,而内热式熔炼方法有感应熔炼.

钛合金材料的熔炼技术的当前发展表现在以下几点：①20世纪80年代末,国际上开始采用冷床熔炼技术去解决钛合金铸锭中常出现的高密度夹杂和低密度夹杂等冶金劣势.和真空自耗电弧炉相比,冷床炉熔炼技术拥有诸多的优势,比如它可以更好地去除钛合金中的夹杂,并且因为其熔炼温度较高,可消除成分偏析,从而得到成分均匀的铸锭.尽管这项技术拥有诸多优势,但该技术的设备投入大,成本高,维护难,所以这项技术很难大规模推广.②发展内热式的真空感应熔炼,开拓新型熔钛坩埚材料及其制备技术.国内外研究者在这方面开展了大量的研究,并取得了相当的进展,但这些耐火材料都或多或少与钛发生反应,钛熔体中氧的含量也会增加,因此大多只能用作钛的熔模精铸的模壳材料,而不能用作钛及钛合金内热式的真空感应熔炼的耐火材料.坩埚式真空感应熔炼方法可能是解决目前常规钛合金熔炼技术能耗极高而材料收得率极低的一条有效途径.

由上可知,促进钛合金低成本优质高效熔炼的核心是寻找新型的熔钛坩埚材料及其制备技术,完成内热式的真空感应熔炼.尽管国内外研究者已经进行了大量这方面的研究,但直到目前还未见到能用于钛合金真空感应熔炼用耐火材料成功的报道,制造钛及钛合金真空感应炉坩埚尚未有实质性的突破,因此综合利用CALPHAD、量化计算和人工智能等材料设计方法,设计与钛熔液相容的新型耐火材料,研究新型耐火材料的制备技术,开发与钛熔液相容的新型耐火材料的坩埚制备工艺,将是攻克低能耗节约型钛及钛合金的熔炼技术的突破口[5].这项技术让钛熔炼更加高效节能,从而大大的降低钛合金的生产成本,并且提高钛合金材料的质量,这对推广钛合金应用有着重要意义.

目前制约钛合金发展的重要原因就是其成本高,随着技术的进步逐步较低成本,成为发展钛合金产业的重要课题.

3.结语

钛合金是继钢铁、铝之后崛起的“第三金属”,21 世纪将是“钛的世纪”.钛合金因为其优越的属性,成为更多制造产业的选择.未来钛合金的市场仍然不断扩大,钛合金产业是处于不断成长的产业.钛合金作为新生金属,其未来发展态势良好,现在主要受到技术的问题,钛合金生产成本高,难以大规模应用,应不断产业升级,技术革新,促进钛合金产业更好地发展.