鈦合金產業市場分析和發展趨勢

白志剛

摘要：本文對鈦合金產業市場及其發展趨勢進行了簡要分析。

關鍵詞：鈦合金產業 市場分析 發展趨勢

0 引言

在1791年，鈦由科學家格雷戈爾發現，隨后德國化學家克拉普羅特用希臘神話的泰坦為該元素命名。鈦在自然界中雖然廣泛存在，但因為其存在分散并且提取難度大，所以從發現鈦元素到制得純品，經歷了百年以上。目前，鈦合金具有耐蝕性好、強度大、耐熱性強等等優勢而被廣泛用于各個領域。到20世紀50年代，鈦元素得到重大發展。20世紀50～60年代，發展出航空發動機用的高溫鈦合金和機體用的結構鈦合金，70年代發展出耐蝕鈦合金。80年代，耐蝕鈦合金和高強鈦合金極大發展。隨著鈦合金的逐步發展，其應用面逐步擴展，從航空逐步擴展到汽車，醫用，體育等行業。鈦是繼鋼鐵、鋁之后崛起的“第三金屬”，21世紀將是“鈦的世紀”。

鈦作為稀有金屬，是重要的替代金屬。我國鈦資源儲量豐富，在儲量上擁有極大的優勢，這也為我國鈦產業能夠發展壯大提供堅實的物質保障。目前我國海綿鈦產能和產量占到了全球的1/3以上[1]。隨著消費和產業升級，稀有金屬產業得到不斷重視。尤其是在政策變動之后（比如我國稀土出口政策調整）。從中長期來看，稀有戰略金屬是非常有遠大的未來。鈦合金產業科技含量高，用途廣，值得我們研究。本文將分析鈦合金產業目前的市場狀況和未來的發展趨勢。

1 鈦合金市場分析

1.1 鈦合金運用面擴展

鈦合金市場總量總體是不斷提高的。伴隨著我國經濟的平穩快速發展，百姓的生活水平得到不斷提高，以及鈦合金的工藝技術水平不斷發展，民用領域中對鈦合金的需求量日益增多。鈦合金和鈦合金材料會制作成環、帶、絲、板等制品。鈦合金產品在市場受到廣泛青睞，其在建筑、醫用、體育及電子產品、包裝、手表等日用消費品和耐耗品領域得到開創應用，未來的市場十分巨大。市場統計，制作高爾夫球頭及球桿所消耗的鈦已超過1000噸。

比如在建筑業上鈦合金也有不俗的表現。西班牙畢爾巴鄂古根海姆博物館的用材很多都用了鈦合金。今年來建筑業上用的鈦合金總量不斷增加。鈦合金的用途的擴展對鈦合金開拓新的市場有重大意義。

1.2 民用鈦合金需求旺盛

根據目前最新統計，我國的鈦合金和鈦材料制品與民用市場需求量有較大的差距。按照國外通行的鈦產量為鋼產量的萬分之一的比例來計算，我國鈦和鈦合金產品的年產量應達到2-3萬噸，而目前生產僅不足1萬噸。鈦合金的民用市場需求日益增長，這促進鈦合金市場的擴大，也表明了鈦合金市場擁有很大潛力。

以海綿鈦為例，由以下圖標看出我國對海綿鈦的消費量逐漸升高，其消費量逐漸超過產量。（圖一）

1.3 航空業發展促進鈦合金需求增加

鈦合金除了民用以外還主要用于航空航天，如下圖表明了鈦合金制品的運用分布。

從圖中得知航空用鈦合金占了半壁江山。從全球范圍來看，鈦合金和鈦制品的消費主要集中在航空業以及工業領域，全球商業航空的消費比例達到42%左右，軍用鈦材比例約為7%，整個航空領域消耗鈦合金材料接近一半，另外，工業消耗鈦合金比例約為47%。根據相關研究機構預測，在未來20年世界的航空公司將需要100個座位以上的新客機23385架，其中，需單通道飛機（如A320）16620架，占總需求的71%；需雙通道飛機5482架，占總需求的24%；需VLA（如A380）1283架，占總需求的5%。這些飛機將價值2.6萬億美元。民用飛機的數量增加以及航空業的逐步發展，鈦合金的市場前景良好。

民用飛機和大飛機的需求量大。并且在亞太地區，比如中國，航空產業不斷發展并有廣闊的發展空間，這對鈦合金的長遠發展是有利的支持。

1.4 亞太地區等新興經濟體促進鈦合金市場增加

2008年，全球經濟由于受到美國次債危機等情況影響，全球經濟的增長短期內趨緩，這對鈦合金的需求量有一定的影響。但從中長期來看，亞太地區等國家的經濟依然有較強的增長動力，這使鈦合金市場的重心逐步偏移到亞太地區。

長期來看，世界經濟逐步復蘇。世界各地的經濟體聯系日益緊密，經濟結構升級調整，對新型材料的需求日益旺盛，這對鈦合金的發展是良好的契機。

由于世界各個經濟體聯系日益緊密，促進航空的發展。從統計數據來看，空中客運量每15年會增加一倍，那么未來的15-20年，隨著全球經濟貿易聯系的不斷加強，空中客運量也將按照這樣的速度增加。

2 鈦合金產業的發展趨勢

2.1 目前我國鈦合金產業發展狀況

我國的鈦合金產業發展快速。目前我國已經成為鈦生產大國。據前瞻產業研究院不完全統計，我國有鈦合金生產企業300余家，我國鈦合金產品的產量整體呈現逐年增長趨勢，2012年我國海綿鈦產量約為7.1萬噸，鈦錠產量約為7.4萬噸，鈦粉產量約為0.1萬噸，鈦加工材產量約為6.1萬噸。

我國憑借著占據將近全球30%的鈦資源儲量，發展鈦工業的礦石資源優勢顯著。目前我國家海綿鈦產能和產量占到了全球的1/3強，但在高附加值深加工領域仍然落后國外先進水平。我國鈦合金產業面臨大而不強的尷尬境地。[3]面對這樣的現狀，我國的鈦合金產業該如何科學發展成為了重要的課題。我國的鈦合金產業發展趨勢必然應是朝著集約化，科學化，高附加值發展。鈦合金產業面臨產業調整和升級。

2.2 國家重視鈦合金產業的發展

2013年7月5日，《新材料產業標準化工作三年行動計劃》由國家工信部發布，該文件提出要加大重點新材料領域標準制修訂力度。新材料領域包括了特種金屬功能材料、高端金屬結構材料、先進高分子材料、新型無機非金屬材料、高性能復合材料、前沿新材料。有10種鈦合金產品劃分在新型輕合金材料里。這10種鈦合金產品分別是優質寬幅冷軋純鈦板材、鈦合金型材、大規格寬厚鈦合金板材、鈦及鈦合金帶材、高精度及寬幅鈦合金薄板材、大規格鈦合金棒材及特種鍛件、大型鈦鑄錠及鍛坯、大盤重鈦帶卷、專用鈦合金材料、鈦及鈦合金模鍛件等。該文件表現了對鈦合金材料的極大重視，并給予相關發展幫助。endprint

政策支持鈦合金產業的發展對該產業是有利的支持。未來鈦合金產業的發展擁有良好的政治環境。這對產業的發展擁有巨大推動作用。

2.3 我國廣闊的需求促進發展

2013年，我國國民經濟仍然保持平穩增長。我國的化工、航空航天、電力（包括核電）、冶金、真空制鹽和體育等六大領域，以及醫療、海洋工程和船舶業的鈦合金需求依然向好。在國家的“十二五”規劃中，鈦金屬冶煉的節能減排，產品質量的提高和高附加值產品的開發仍然是我國鈦合金的重點發展方向，結合西部地區全流程高技術水平的海綿鈦項目、新型鈦加工材開發項目等也屬于國家鼓勵類項目中，以及國家對鈦加工材料的出口退稅政策等都利于我國鈦合金的發展。[4]由此可見，我國鈦合金具有良好的發展前景。

2.4 鈦合金產業技術的升級調整

當前世界上幾乎所有的熔煉方法都采用了真空及冷坩堝技術，這是因為鈦及鈦合金的熔煉由于鈦的活性高。熔煉方式可以按照熔化金屬時熱量來源方式分為外熱式熔煉方法和內熱式熔煉方法。其中外熱式熔煉方法有自耗電極電弧爐、非自耗電極電弧爐、電子束爐、等離子弧爐，而內熱式熔煉方法有感應熔煉。

鈦合金材料的熔煉技術的當前發展表現在以下幾點：①20世紀80年代末，國際上開始采用冷床熔煉技術去解決鈦合金鑄錠中常出現的高密度夾雜和低密度夾雜等冶金劣勢。和真空自耗電弧爐相比，冷床爐熔煉技術擁有諸多的優勢，比如它可以更好地去除鈦合金中的夾雜，并且因為其熔煉溫度較高，可消除成分偏析，從而得到成分均勻的鑄錠。盡管這項技術擁有諸多優勢，但該技術的設備投入大，成本高，維護難，所以這項技術很難大規模推廣。②發展內熱式的真空感應熔煉，開拓新型熔鈦坩堝材料及其制備技術。國內外研究者在這方面開展了大量的研究，并取得了相當的進展，但這些耐火材料都或多或少與鈦發生反應，鈦熔體中氧的含量也會增加，因此大多只能用作鈦的熔模精鑄的模殼材料，而不能用作鈦及鈦合金內熱式的真空感應熔煉的耐火材料。坩堝式真空感應熔煉方法可能是解決目前常規鈦合金熔煉技術能耗極高而材料收得率極低的一條有效途徑。

由上可知，促進鈦合金低成本優質高效熔煉的核心是尋找新型的熔鈦坩堝材料及其制備技術，完成內熱式的真空感應熔煉。盡管國內外研究者已經進行了大量這方面的研究，但直到目前還未見到能用于鈦合金真空感應熔煉用耐火材料成功的報道，制造鈦及鈦合金真空感應爐坩堝尚未有實質性的突破，因此綜合利用CALPHAD、量化計算和人工智能等材料設計方法，設計與鈦熔液相容的新型耐火材料，研究新型耐火材料的制備技術，開發與鈦熔液相容的新型耐火材料的坩堝制備工藝，將是攻克低能耗節約型鈦及鈦合金的熔煉技術的突破口[5]。這項技術讓鈦熔煉更加高效節能，從而大大的降低鈦合金的生產成本，并且提高鈦合金材料的質量，這對推廣鈦合金應用有著重要意義。

目前制約鈦合金發展的重要原因就是其成本高，隨著技術的進步逐步較低成本，成為發展鈦合金產業的重要課題。

3 結語

鈦合金是繼鋼鐵、鋁之后崛起的“第三金屬”，21 世紀將是“鈦的世紀”。鈦合金因為其優越的屬性，成為更多制造產業的選擇。未來鈦合金的市場仍然不斷擴大，鈦合金產業是處于不斷成長的產業。鈦合金作為新生金屬，其未來發展態勢良好，現在主要受到技術的問題，鈦合金生產成本高，難以大規模應用，應不斷產業升級，技術革新，促進鈦合金產業更好地發展。

參考文獻：

[1]莫尼塔（上海）投資發展有限公司.稀有金屬行業研究報告[OL].http：//www.cebm.com.cn/cn/.

[2]陳國琳，吳鵬煒，冷文軍，等.鈦合金的發展現狀及應用前景[J].艦船科學技術，2009，31（12）：110.

[3]張喜燕，趙永慶，白晨光.鈦合金及應用[M].北京：化學工業出版社，2005.

[4]天津稀有金屬交易市場.需求旺盛 鈦合金發展前景可期[OL].

[5]張寶昌.鈦合金發展的現狀和趨勢[J].endprint